Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Обзор литературы 12
1.1 Распределение корневой системы растений в почве в зависимости от условий минерального питания и погодных условий 12
1.2 Изменение агрохимических свойств по профилю дерново-подзолистой почвы 13
1.3 Сезонная динамика гумуса, азота, фосфора и калия в профиле дерново-подзолистой почвы 15
1.4 Динамика микроэлементов Cu, Zn, Mo, Fe, Mn в профиле дерново-подзолистой почвы 18
1.5 Агробиологические характеристики кукурузы 23
1.5.1 Особенности строения корневой системы кукурузы 23
1.5.2 Агрометеорологические условия и продуктивность кукурузы 24
1.5.3 Приёмы возделывания кукурузы в северных регионах 26
1.5.4 Урожайность кукурузы на разном фоне минерального питания 28
1.5.5 Значение кукурузы для кормопроизводства 29
1.6 Химический состав кукурузы 31
1.7 Роль элементов питания в повышении урожая кукурузы 33
1.8 Влияние технологии возделывания и погодных условий на качество зерна и силоса 36
1.9 Преимущества дифференцированного внесения удобрений 39
Глава 2 Объекты и методы исследований 42
Глава 3 Экспериментальная часть 51
3.1 Роль почвенных слоёв в усвоении элементов питания растениями кукурузы при внесении удобрений (микрополевой опыт 2015 г.) 51
3.1.1 Характер распределения азота, фосфора и калия в профиле почвы (0-80 см) перед посевом кукурузы 51
3.1.2 Характер распределения азота, фосфора и калия в профиле почвы (0-80 см) после уборки кукурузы, при выращивании без удобрений 52
3.1.3 Характер распределения азота, фосфора и калия в профиле почвы (0-80 см) после уборки кукурузы, при выращивании с внесением азота поверхностно (0-20 см) 53
3.1.4 Характер распределения азота, фосфора и калия в профиле почвы (0-80 см) после уборки кукурузы, при выращивании с внесением фосфорно-калийного удобрения на разную глубину 54
3.1.5 Характер распределения азота, фосфора и калия в профиле почвы (0-80 см) после уборки кукурузы, при выращивании с внесением азота поверхностно с фосфорно-калийным удобрением на разную глубину 57
3.1.6 Сравнительный анализ потребления элементов питания из разных слоёв почвы в вариантах с внесением фосфорно-калийного удобрения с азотом поверхностно (0-20 см) и без азота 61
3.1.7 Характер распределения азота, фосфора и калия в профиле почвы (0-80 см) после уборки кукурузы, при выращивании с внесением азота поверхностно с фосфорно-калийным удобрением и микроэлементами на разную глубину 62
3.1.8 Сравнительный анализ потребления элементов питания из разных слоёв почвы в вариантах с внесением азота поверхностно (0-20 см) и фосфорно-калийного удобрения с микроэлементами (Cu, Zn, Mo) и без микроэлементов на разную глубину .65
3.1.9 Характер распределения азота, фосфора и калия в профиле почвы (0-80 см) после уборки кукурузы, при выращивании с внесением азотно-фосфорно-калийного удобрения на разную глубину 65
3.1.10 Характер распределения азота, фосфора и калия в профиле почвы (0-80 см) после уборки кукурузы, при выращивании с внесением азотно-фосфорно-калийного удобрения с микроудобрениями (Cu, Zn, Mo) на разную глубину 69
3.2 Роль почвенных слоёв в усвоении элементов питания растениями кукурузы при внесении удобрений (микрополевой опыт 2016 г.) 72
3.2.1 Характер распределения азота, фосфора и калия в профиле почвы (0-80 см) перед посевом кукурузы 72
3.2.2 Характер распределения азота, фосфора и калия в профиле почвы (0-80 см) после уборки кукурузы, при выращивании без удобрений 73
3.2.3 Характер распределения азота, фосфора и калия в профиле почвы (0-80 см) после уборки кукурузы, при выращивании с внесением азота поверхностно (0-20 см) 74
3.2.4 Характер распределения азота, фосфора и калия в профиле почвы (0-80 см) после уборки кукурузы, при выращивании с внесением фосфорно-калийного удобрения на разную глубину .75
3.2.5 Характер распределения азота, фосфора и калия в профиле почвы (0-80 см) после уборки кукурузы, при выращивании с внесением азота поверхностно (0-20 см) с фосфорно-калийным удобрением на разную глубину 78
3.2.6 Сравнительный анализ потребления элементов питания из разных слоёв почвы в вариантах с внесением фосфорно-калийного удобрения с азотом поверхностно (0-20 см) и без азота 81
3.2.7 Характер распределения азота, фосфора и калия в профиле почвы (0-80 см) после уборки кукурузы, при выращивании с внесением азота поверхностно с фосфорно-калийным удобрением и микроэлементами на разную глубину 82
3.2.8 Сравнительный анализ потребления элементов питания из разных слоёв почвы в вариантах с внесением азота поверхностно (0-20 см) и фосфорно-калийного удобрения с микроэлементами (Cu, Zn, Mo) и без микроэлементов на разную глубину 85
3.2.9 Характер распределения азота, фосфора и калия в профиле почвы (0-80 см) после уборки кукурузы, при выращивании с внесением азотно-фосфорно-калийного удобрения на разную глубину 85
3.2.10 Характер распределения азота, фосфора и калия в профиле почвы (0-80 см) после уборки кукурузы, при выращивании с внесением азотно-фосфорно-калийного удобрения с микроудобрениями (Cu, Zn, Mo) на разную глубину 89
3.3 Влияние удобрений и глубины их внесения на урожай и химический состав кукурузы. Микрополевые опыты 2015-2016 гг 92
3.3.1 Зависимость урожая зерна кукурузы от удобрений и глубины их внесения 92
3.3.5 Содержание микроэлементов Cu, Zn, Mo в урожае зерна и зелёной массы кукурузы в зависимости от удобрений и глубины их внесения 105
3.3.6 Содержание марганца и железа в урожае зерна и зелёной массы кукурузы при внесении удобрений в разные слои почвы 113
3.3.7 Химический состав силоса из зерно-стержневой массы кукурузы 117
3.3.8 Качество силоса из листостебельной массы кукурузы 119
3.3.9 Вынос элементов питания растениями кукурузы 120
Заключение 126
Список литературы 128
Приложения 152
- Динамика микроэлементов Cu, Zn, Mo, Fe, Mn в профиле дерново-подзолистой почвы
- Характер распределения азота, фосфора и калия в профиле почвы (0-80 см) после уборки кукурузы, при выращивании с внесением азота поверхностно с фосфорно-калийным удобрением на разную глубину
- Характер распределения азота, фосфора и калия в профиле почвы (0-80 см) после уборки кукурузы, при выращивании с внесением азотно-фосфорно-калийного удобрения на разную глубину
- Вынос элементов питания растениями кукурузы
Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время высокие цены на удобрения делают необходимым поиски новых способов внесения удобрений с целью увеличения их эффективности.
Внесение удобрений в разные слои почвы позволяет растениям более полно использовать элементы питания в течение всего вегетационного периода в зависимости от глубины корневой системы. Одним из таких способов является внутрипочвенное внесение удобрений в разные слои почвенного профиля.
Дерново-подзолистые почвы характеризуются разным содержанием и соотношением как макро-, так и микроэлементов. Вследствие этого предлагаемый агрохимслужбой отбор проб с больших площадей пашни не позволяет дифференцированно вносить удобрения с учётом пестроты почвенного плодородия.
На современном этапе необходимо использовать методики отбора почвенных проб с разной глубины почвенного профиля с меньшей площади элементарного участка (Маринина О.А., 2014). Это позволит увеличить агрономическую и экономическую эффективность применяемых удобрений.
Дифференцированное (или точечное) внесение макро и микроудобрений должно проводиться с учётом особенностей строения профиля дерново-подзолистой почвы и распределения в ней элементов питания. Внедрение такого способа применения удобрений позволяет растениям использовать элементы питания из разных слоёв почвы в зависимости от этапа развития и глубины распространения корневой системы растений.
В России разрабатываются технические средства для внутрипочвенного внесения удобрений в глубокие слои почвы (Забродин В.П., 2007; Марченко М.Н, Марченко А.Н., 2011). Одним из примеров таких разработок служат работы иностранных исследователей (Sandip, M., Thakur T.C., 2010) по проектированию и испытанию глубокорыхлителя с дифференцированным по глубине внесением удобрений за один проход агрегата. И глубокое рыхление, и дифференцированное по глубине размещение элементов питания позволяют сэкономить около 20% удобрений за счет повышения эффективности использования растениями питательных веществ.
В работе Личман Г.И. (2015) рассматриваются рекомендации по отбору проб с разной глубины для агрохимического обследования поля под различные культуры. Для кукурузы рекомендовано определение pH, N, P, K, Ca, Mg, Cu, Zn, Fe, Mn в слоях почвы 0-15 и 15-60 см.
В сложившейся ситуации необходимо оценить доступность для растений элементов питания из нескольких слоёв почвы, принимая во внимание не только размеры выноса элементов питания растениями, но и особенности строения, роста, распространения и функционирования корневой системы.
Степень разработанности темы. Вопросам оптимального размещения удобрений в почве посвящены работы агрохимиков (Синягин, 1975; Гилис, 1975; Соколов, 1980), определивших, что отзывчивость на локализацию удобрений в значительной степени зависит от генотипических особенностей культуры и сорта (Соколов Л.И., Семенов, 1992).
Эффективность локального способа применения удобрений подтверждена работами некоторых физиологов (Трапезников, 1983 и др.), отмечавших положительное влияние локального внесения удобрений на фотосинтетический потенциал растений кукурузы.
На кафедре агрономической, биологической химии и радиологии ФГБОУ ВО РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева и в ФГБНУ «ВНИИ агрохимии» исследования по усвоению элементов питания из удобрений, вносимых на разную глубину проводили различные авторы (Кобзаренко В.И., 1970; Кореньков Д.А., Руделёв Е.В., Кузнецов А.В., 1986; Лаврова И.А., Овсянников А.В., 1995; Кидин В.В., Ионова О.И., 1992; Акулов Г.П., Лукин С.В, 1996; Гущина Е.О., 1999; Кидин В.В., Ильюк Е.Н., 2006; Бельдяева К.Ю., 2016; Кубарев И.Л., 2012; Малахова Ю.Е., 2012; Кидин В.В., 2011; Кидин В.В., 2012).
В работах Трапезникова В.К., Иванова И.И., Тальвинской Н.Г. (1999) оценивается возможность совмещения локального способа внесения удобрений с основной, предпосевной и междурядной обработкой почвы, а также посевом и посадкой растений. Локальный способ внесения удобрений является как средством экономии ресурсов, так и средством от избыточного уплотнения почвы. Также отмечается, что локализация удобрений дает лучшие результаты при повышенной плотности почвы, в засушливые годы, на бедных почвах, в районах с коротким вегетационным периодом.
Исследования влияния размещения удобрений в почве на корневую систему и продуктивность кукурузы освещены в работах иностранных авторов (Chassot A., Stamp P., Richner W., 2001; Sandip M., Thakur T. C., 2010; Satyanarayana T., Majumdar K., Biradar D. P., 2011; Bakhtiari M. R., 2014).
У некоторых отечественных авторов (Щербинин В.И., 1970; О.А. Маринина, Э.А. Терехин, 2014) упоминается необходимость оценки плодородия слоев почв в земельно-оценочных работах, с учетом вклада отдельных почвенных слоев в формирование урожаев сельскохозяйственных культур.
Цель исследования - изучить влияние элементов питания (N, P, K, Cu, Zn, Mo) из разных слоев дерново-подзолистой почвы на урожай и качество кукурузы (гибрид Катерина СВ).
Задачи исследования
-
Определить агрохимические показатели и содержание азота, фосфора, калия в разных слоях дерново-подзолистой почвы;
-
Оценить влияние дифференцированного внесения удобрений на урожай кукурузы при выращивании на дерново-подзолистой почве;
-
Определить количество элементов питания, усваиваемых кукурузой из разных слоев почвы и коэффициенты использования элементов питания;
-
Определить влияние послойного внесения удобрений на размеры выноса основных элементов питания с урожаем кукурузы;
-
Выявить влияние изучаемых факторов на качество зерна и силосной массы кукурузы гибрида Катерина СВ, при внесении удобрений в один из слоёв почвы.
Научная новизна. Впервые в микрополевом опыте на дерново-подзолистой почве полевой опытной станции ФГБОУ ВО РГАУ-МСХА имени К.А.Тимирязева испытывали эффективность внесения макро- (N, P, K) и микроудобрений (Zn, Cu,
Mo) в разные слои почвы (0-20, 20-40, 40-60 и 60-80 см) под кукурузу (гибрид Катерина СВ). Впервые показано, что усвоение растениями элементов питания из разных слоев почвы дифференцировано и зависит от глубины заделки удобрений. Доказано, что полученная листостебельная масса (листья, стебли и верхние початки молочно-восковой спелости) хорошо силосуется, при этом качество силоса изменялось в зависимости от внесённых элементов питания и глубины их внесения. На основании полученных результатов химического анализа растений и почвы была проведена количественная оценка влияния элементов питания из исследуемых слоев почвы на урожай и качество силосной массы кукурузы. Определены коэффициенты использования элементов питания из слоя почвы 0-80 см.
Теоретическая значимость работы. Разработаны методы точечного внесения удобрений в зависимости от обеспеченности элементами питания разных слоёв почвы. Показана разная агрономическая эффективность послойного внесения макро- и микроэлементов. Определены размеры потребления растениями элементов питания из почвы в зависимости от глубины заделки удобрений и рассчитаны коэффициенты использования из применяемых макро- и микроудобрений. Изучено положительное влияние изученных факторов на качество силосной массы кукурузы.
Практическая значимость работы. На основании полученных результатов можно рекомендовать дифференцированное внесение макро- и микроудобрений на разную глубину, в количествах, зависящих от содержания элементов питания в почве. Проведённые исследования позволят расширить представления о роли почвенных слоёв с характерными для них условиями увлажнения, уровнем плодородия и особенностями размещения корней в формировании урожая кукурузы и влиянии на кормовые качества. Результаты исследования могут послужить основой для развития сельскохозяйственной техники в направлении точечного внесения твёрдых минеральных удобрений на заданную глубину.
Методология и методы диссертационного исследования. Полевые и лабораторные опыты выполнены в соответствии с общепринятыми методиками агрохимических исследований. Статистическая обработка полученных данных проведена с использованием программного обеспечения Microsoft Office Excel 2010. Проведён двухфакторный дисперсионный анализ (удобрения и глубина внесения), а также анализ корреляционных связей между выносом элементов питания и урожаем зерна и зелёной массы, среднеквадратическое отклонение и коэффициенты вариации урожая и выноса элементов питания в зависимости от глубины внесения удобрений.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Определена доступность для кукурузы (гибрид Катерина СВ) элементов питания (N, P, K, Cu, Zn, Mo) из разных слоев дерново-подзолистой почвы;
-
Установлено влияние глубины внесения макро- (N, P, K) и микроудобрений (Cu, Zn, Mo) на структуру урожая и зерновую продуктивность кукурузы (гибрид Катерина СВ) – количество, массу початков и выход зерна с початка, а также выход листостебельной массы;
-
Изучено влияние применения микроэлементов на качество урожая гибрида кукурузы Катерина СВ;
-
Выявлена оптимальная глубина внесения макро- и микроудобрений для
кукурузы (гибрид Катерина СВ) на дерново-подзолистой почве.
Степень достоверности и апробация результатов исследования. Данная исследовательская работа выполнена автором согласно общепринятым в агрохимии и биохимии растений методикам на современном оборудовании по ГОСТам. Проведена детальная проработка литературных источников отечественных и зарубежных авторов по теме диссертации. Для математической обработки результатов исследований использованы прикладные компьютерные программы.
Материалы исследований были представлены на международной конференции молодых ученых и специалистов посвящённой 150-летию ФГБОУ ВО РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева (г. Москва, 2015); на V-ой международной научно-практической конференции молодых учёных, посвящённой 25-летию ФГБНУ «Прикаспийский НИИ аридного земледелия» (Астраханская обл., с. Соленое займище, 2016), международной конференции молодых ученых и специалистов «Наука молодых - агропромышленному комплексу», (г. Москва, 2016); Международной научной конференции молодых учёных и специалистов, посвящённой 100-летию И.С. Шатилова (г. Москва, 2017).
Результаты исследований докладывались на заседаниях кафедры
агрономической, биологической химии и радиологии ФГБОУ ВО имени К.А. Тимирязева (2015-2017 гг.).
Публикации. Материалы диссертационных исследований опубликованы в 7 печатных работах, в том числе 4 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Объём и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трёх глав: обзора литературы, объектов и методов исследований, экспериментальной части; выводов, заключения, списка литературы, приложений. Работа изложена на 173 страницах машинописного текста, содержит 9 таблиц, 60 рисунков, 19 приложений. Список использованной литературы включает 214 наименований, в том числе 41 иностранных авторов.
Динамика микроэлементов Cu, Zn, Mo, Fe, Mn в профиле дерново-подзолистой почвы
Для Нечерноземной зоны с низким естественным плодородием почв, важно учитывать запасы не только макро-, но и микроэлементов [88].
Варьирование общего содержания Сu, Zn, Мn обусловлено и различиями в механическом составе пород и почв. Почвы, сформированные на породах легкого механического состава, содержат металлов в верхнем горизонте и в профиле значительно меньше по сравнению с почвами, развитыми на породах тяжелого механического состава. Гидроморфные почвы супесчаного состава обладают меньшими запасами металлов по сравнению с глинистыми почвами. Тяжелые по гранулометрическому составу подзолистые почвы содержат больше Сu, Zn, Мn, чем песчаные. Низкие сорбционные свойства песчаных почв и значительное промывание почвенной толщи способствует выносу соединений Сu, Zn, Мn из почв. Авторами исследовано два типа распределения Сu, Zn, Mn по профилю почв: элювиально-иллювиальный с двумя максимумами в гумусированном и в иллювиальном горизонтах и аккумулятивный с максимумом в верхнем горизонте. Первый характерен для подзолистых почв [122].
Некоторые исследователи отмечают важную роль свободного железа, прежде всего его аморфных соединений, в распределении металлов Сu, Zn, Mn по профилю подзолистых, дерновых и болотных почв. С увеличением кислотности увеличивается и содержание подвижных соединений [122].
В профилях почв наблюдается увеличение содержания подвижных соединений металлов в гумусированных горизонтах. Предполагается, что при невосполнимом выносе металлов из верхних горизонтов почв растениями и водными потоками дефицит их будет проявляться в почвах элювиальных ландшафтов при легком механическом составе почв [90].
Цинк. Содержание кислотно-растворимого цинка в почвах колеблется от 5 до 36 мг/кг почвы, а аммонийно-ацетатного - от 1,8 до 5,3 мг/кг почвы. В кислой среде при рН ниже 5,5 цинк обладает достаточно высокой подвижностью; дерново-подзолистые почвы обеднены цинком за счет интенсивного выщелачивания просачивающимися осадками. Наибольшими запасами подвижных форм соединений цинка обладают торфяники. В интервале рН 5,0-6,5 цинк наименее подвижен. С учётом того, что значительная часть цинка в пахотном горизонте почв связана с органическим веществом, то все меры, способствующие разложению органического вещества, будут способствовать переводу цинка в доступное для растений состояние [145].
Содержание водорастворимого цинка по глубине меняется незначительно, а обменного цинка по профилю варьирует 4-5%. С органическим веществом в верхнем слое почвы связывается 6-8% Zn, в нижнем слое почвы 2-3 % Zn. Малый диапазон колебаний подвижных форм Zn по профилю – доступность не зависит от глубины – вынос Zn зависит от интенсивности распространения корней [43].
Растения, как в горизонтальном, так и вертикальном разрезе имеют максимумы поглощения цинка (активные сосущие корни). Для оптимального и эффективного использования цинка некоторые исследователи рекомендуют под рожь и пшеницу вносить 10-20 см [145].
Медь. Наименьшее количество подвижной меди наблюдается в кислых почвах легкого механического состава, поскольку в этих условиях элемент активно вымывается в нижние горизонты почв. С утяжелением гранулометрического состава нарастает количество кислоторастворимых форм соединений меди. Глинистые минералы, оксиды железа и алюминия и другие минеральные компоненты, входящие в состав илистой фракции почв, способны сорбировать медь и удерживать ее на своей поверхности, предохраняя от выщелачивания нисходящими потоками влаги [37, 38, 39, 104].
Повышение рН почв, связанное с известкованием, и внесение физиологически щелочных удобрений, фосфатов вызывает переход меди в более труднорастворимую форму и закрепление ее в верхнем горизонте [87].
В опытах по изучению влияния удобрений на содержание меди и цинка в почве было отмечено увеличение содержания подвижных соединений цинка в почве, при внесении удобрений в дозах 30, 60 и 90 кг/га. При этом снижение их количества во всех вариантах опыта произошло к концу исследуемого периода, что может быть связано с гидротермическими условиями и выносом цинка урожаем [110].
На содержание подвижных соединений меди внесение разных доз минеральных удобрений не оказало влияния. Динамика данного элемента в течение вегетационного периода выражена слабо. Повышение количества обменных форм меди в почве во всех исследуемых вариантах, в том числе и в контроле, наблюдалось в начале июня и конце июля, что связано с прогреванием почвы в начале лета при сохранении относительно высокой влажности почвы после весеннего снеготаяния и с выпадением большого количества осадков в июле [110].
Молибден. Доступный растениям молибден представлен в основном анионами МоО42- в поглощающем комплексе почв и частично водорастворимыми формами. Замещение аниона МоО42- происходит при воздействии фосфат- и гидроксид-ионов и других, что увеличивает его доступность растениям. Важнейшим фактором, определяющим подвижность молибдена в почвах, являются кислотно-щелочные условия среды. Чем выше в почве содержание гуматов кальция и обменного кальция, тем большей подвижностью обладает почвенный молибден [94].
Под влиянием молибдена повышается содержание белков в урожае, а в почве увеличивается накопление азота. Молибден влияет на фиксацию азота во взаимодействии с другими микроэлементами, в первую очередь с медью и железом. Кроме того, действие молибдена на растения тесно связано с фосфорным питанием, так как для связывания азота необходима энергия эфиров фосфорной кислоты и углеводов [92, 94, 108].
Опыты различных исследователей показали, что молибден действует одинаково и при фиксации молекулярного азота, и в процессах усвоения нитратного азота. В состав металлофлавопротеидов, связанных с азотным обменом растений и микроорганизмов входят 4 металла: молибден, железо, медь и марганец [54].
В кислой среде молибден переходит в трудноусвояемые растениями соединения, а при подщелачивании, в частности при известковании, доля подвижных соединений элемента возрастает и во многих случаях проблема молибденовой недостаточности для растений устраняется. Значительная часть молибдена в почвах находится в составе гумуса и становится мобильной только после его минерализации.
Для улучшения снабжения растений молибденом наряду с внесением молибденовых микроудобрений проводят мероприятия, стимулирующие его подвижность в почвах - известкование, внесение фосфатов.
Марганец. Почвы НЧЗ содержат значительные концентрации подвижного марганца. Повышенное содержание элемента приурочено к торфяникам и дерново-глеевым почвам, не вовлекаемым в сельскохозяйственное использование [39, 43].
В исследованиях на подзолистой подзолистой и агродерново-подзолистой почвах Кировской области было показано, что кислоторастворимые соединения марганца имеют аккумулятивный характер профильного распределения [38, 54]. Сезонная динамика кислоторастворимых соединений марганца выражена крайне слабо. В наблюдаемый период (2009-2010 гг.) общим трендом сезонной динамики кислоторастворимых соединений марганца в подзолистой почве под лесом и агродерново- подзолистой почве под пашней является увеличение их содержания в летний период. Основное влияние на сезонную динамику кислоторастворимых соединений марганца в летний период оказывают гидротермические условия и трансформация органического вещества [40].
Железо. В подзолистых и дерново-подзолистых почвах запасы железа составляют 2-6 % от массы почвы. Подвижные формы железа составляют 10 % от этого количества. Наименьшее количество подвижных соединений железа приходится на органогенный горизонт, наибольшее количество на иллювиальный. В элювиальном и иллювиальном горизонтах максимальное содержание подвижных соединений железа отмечено в августе и сентябре. Некоторые исследователи связывают это с преобразованием органического вещества, в результате которого образуются кислоты, влияющие на подвижность железа [38].
Характер распределения азота, фосфора и калия в профиле почвы (0-80 см) после уборки кукурузы, при выращивании с внесением азота поверхностно с фосфорно-калийным удобрением на разную глубину
Раздельное внесение азотного удобрения поверхностно и фосфорно-калийного удобрения в более глубокие слои почвы увеличило потребление аммонийного азота из всех слоёв почвы (рисунок 11), по сравнению с предыдущими вариантами (рисунок 6, 7). В целом, с увеличением глубины внесения фосфора и калия, увеличивалось потребление аммонийного азота из слоёв почвы 0-20 и 20-40 см.
Максимальное потребление аммонийного азота в этом варианте отмечено из слоя почвы 20-40 см. Потребление аммонийного азота из поверхностного слоя почвы 0-20 см в 1,5 раза меньше, чем из 20-40 см, кроме внесения фосфорно-калийного удобрения в слой 40-60 см. В этом случае в 2-3 раза снижается потребление аммонийного азота из слоя почвы 20-40 см.В отношении потребления нитратного азота, можно отметить максимальное и практически равное по количеству потребление из глубоких слоев почвы 40-80 см (рисунок 11). Несколько меньшее потребление нитратного азота отмечено в слое почвы 20-40 см. Однако, по сравнению с предыдущими вариантами, характер вертикального распределения нитратного азота в почве остается прежним.
Потребление фосфора в вариантах с раздельным внесением азота поверхностно и фосфорно-калийного удобрения в более глубокие слои почвы было максимальным до глубины 60 см. Одновременно отмечалось его накопление в слое почвы 60-80 см. С увеличением глубины внесения фосфорно-калийного удобрения потребление фосфора из поверхностного слоя почвы осталось прежним, а в слоях почвы 20-40 и 40-60 см несколько снижается. Одновременно заметно увеличивалось содержание подвижного фосфора в 60-80 см слое почвы. Причём количество подвижного фосфора в слое почвы 60-80 см было максимальным при внесении фосфорно-калийного удобрения в слой 20-40 см (рисунок 12).
Несмотря на то, что почвенный разрез после уборки кукурузы выявил присутствие в глубоком слое почвы (60-80 см) хорошо развитых мелких корней, покрытых налётом железа и марганца, можно предположить, что доступность фосфора из слоя 60-80 см очень низкая.
В отношении потребления кукурузой калия наблюдалось несколько иная картина (рисунок 12). Независимо от глубины внесения фосфорно-калийного удобрения максимальное потребление этого элемента отмечено в поверхностном слое почвы 0-20 см. При внесении фосфорно-калийного удобрения в слои почвы 40-60 и 60-80 см несколько увеличивалось потребление калия из верхних слоёв почвы. Причиной может быть более легкий гранулометрический состав слоев почвы ниже 40 см.
Характер распределения азота, фосфора и калия в профиле почвы (0-80 см) после уборки кукурузы, при выращивании с внесением азотно-фосфорно-калийного удобрения на разную глубину
Характер распределения нитратного азота в почве остался неизменным во всех вариантах, не зависимо от глубины внесения удобрений и их состава.
Потребление аммонийного азота кукурузой несколько снижается в присутствии микроэлементов до глубины 40 см, в более глубоких слоях почвы 40-80 см влияние микроэлементов проявляется не одинаково.
Так, при внесении микроудобрений с фосфорно-калийными удобрениями в слой почвы 40-60 см увеличивается потребление аммонийного азота до глубины 40 см и снижается из 60-80 см (рисунок 30, 32).
В более глубоком слое 60-80 см действие фосфорно-калийного удобрения с микроэлементами наблюдается в виде увеличения потребления аммонийного азота из слоя почвы 40-80 см.
В отношении подвижного фосфора, отмечалось увеличение его потребления из всех слоев почвы независимо от глубины внесения фосфорно-калийных удобрений с микроэлементами
Потребление калия при добавлении микроудобрений к фосфорно-калийному удобрению снижается во всех слоях почвы. Некоторое увеличение потребления калия отмечается только из слоя 60-80 см при внесении фосфорно-калийного удобрения с микроэлементами в слой почвы 40-60 см.
При внесении азотно-фосфорно-калийного удобрения максимальный вынос аммонийного азота растениями приходится на слой почвы 20-40 см (рисунок 34).
В нижних слоях почвы 40-80 см аммонийного азота растения потребляют значительно меньше.
При внесении азотно-фосфорно-калийного удобрения до глубины 40 см (рисунок 34) аммонийный азот в большей степени потребляется из верхних слоев почвы (0-20 и 20-40 см). При внесении в более глубокий слой почвы 40-60 см растения кукурузы в меньшей степени потребляют аммонийный азот из поверхностного 20-и см слоя почвы и лучше используют его из других слоев почвы, особенно 60-80 см (рис.33.). При внесении азотно-фосфорно-калийного удобрения в слой почвы 60-80 см растения кукурузы потребляют аммонийный азот до глубины 40-60 см и практически не потребляют из слоя почвы 60-80 см.
Характер распределения нитратного азота практически не изменился по сравнению с опытом 2015 г., за исключением несколько большего потребления из слоя почвы 40-60 см. (рисунок 35).
Растения кукурузы при внесении азотно-фосфорно-калийного удобрения интенсивно потребляют фосфор из всех слоёв почвы до глубины 80 см (рисунок 36.)
Интенсивность потребления калия растениями кукурузы из разных слоёв почвы значительно менялась с глубиной внесения азотно-фосфорно-калийного удобрения (рисунок 37).
Так, при поверхностном внесении азотно-фосфорно-калийного удобрения максимальное количество калия растения кукурузы потребляли из слоев почвы 20-40 и 60-80 см. С глубиной внесения азотно-фосфорно-калийного удобрения снижалось потребление калия из верхних слоёв почвы.
Вынос элементов питания растениями кукурузы
Вынос микроэлементов с урожаем зерна кукурузы варьировал по вариантам. Вынос макроэлементов (N, P, K) зерном кукурузы в микрополевом опыте 2015 г. Прибавка зерна от внесения азота в поверхностный слой почвы составила 0,22 г/м2 (Приложение Е), что в 1,7 раз больше контрольного варианта (без удобрений).
В вариантах опыта с внесением фосфорно-калийных удобрений наибольшая прибавка зерна (0,44 г/м2) получена при внесении их в слой почвы 40-60 см. Вынос азота и фосфора в этом варианте увеличился в 2,4 раза, калия в 3 раза по сравнению с контролем.
При раздельном внесении азота поверхностно, а фосфора и калия в более глубокие слои почвы прибавка зерна была незначительной 0,10-0,19 г/м2. При этом, вынос азота, фосфора и калия увеличился по сравнению с контролем в 2 раза.
Вынос элементов питания при раздельном внесении азота поверхностно, а фосфорно-калийных удобрений с микроэлементами в нижележащие слои почвы наибольшая прибавка зерна получена для слоя почвы 40-60 см. Вынос азота и фосфора при этом увеличился в 2 раза, а калия в 2,5 раза, почти в 3 раза увеличился вынос меди, цинка, молибдена, значительно увеличился вынос марганца (в 8 раз), а вынос железа уменьшился по сравнению с контролем.
При совместном внесении азотно-фосфорно-калийных удобрений в слои почвы 20-40 см и 40-60 см получена 2-х кратная прибавка урожая. Вынос азота и фосфора увеличился в 2 раза, а калия в 2,6 раз.
Азотно-фосфорно-калийные удобрения с микроэлементами в этом опыте были наиболее эффективны в слое почвы 20-40 см. При 2-х кратной прибавке массы зерна вынос азота и калия увеличился в 2,5 раза. А вынос меди увеличился в 2 раза, цинка и молибдена в 3 раза, а марганца в 7 раз (Приложение З).
Прибавка зерна кукурузы в микрополевом опыте 2016 г. от внесения азота в поверхностный слой почвы была незначительной 0,06 г/м2.
Вынос макроэлементов (N, P, K) практически не отличался от контроля. Из микроэлементов только вынос меди увеличился в 1,9 раз (Приложение Е).
В вариантах опыта с внесением фосфорно-калийных удобрений наибольшая прибавка зерна (0,33 г/м2) получена при внесении их в слой почвы 40-60 см. Вынос азота и калия в этом варианте увеличился в 2,0 раза, фосфора в 1,5 раза по сравнению с контролем.
При раздельном внесении азота поверхностно, а фосфора и калия с микроэлементами и без них в более глубокие слои почвы масса зерна была равнозначна контрольному варианту (без удобрений), так же, как и вынос азота, фосфора и калия.
При совместном внесении азотно-фосфорно-калийных удобрений в слой почвы 20-40 см получена незначительная прибавка массы зерна. Вынос азота и фосфора увеличился в 1,5 раза.
Схожие результаты получены при совместном внесении азотно-фосфорно-калийных удобрений с микроэлементами в слой почвы 20-40 см.
Вынос микроэлементов с урожаем зерна кукурузы в опыте 2016 года увеличивался в несколько раз только в отдельных вариантах (Приложение З).
Так, вынос меди превышал контрольные значения при только внесении азота поверхностно и при внесении азотно-фосфорно-калийных удобрений в слой почвы 20-40 см (0,52 г/м2 и 0,46 г/м2 соответственно).
Вынос цинка с урожаем зерна также не превышал контрольных значений, за исключением двух вариантов, когда фосфорно-калийные удобрения применялись поверхностно 0-20 см и азотно-фосфорно-калийные удобрения в слой почвы 20-40 см. В этих вариантах вынос цинка увеличился в 4 и в 2 раза соответственно.
Вынос молибдена и марганца незначительно увеличивался во всех вариантах, где отмечалась прибавка зерна.
В микрополевых опытах 2015-2016 гг. была выявлена тесная корреляционная связь между выносом азота, фосфора и калия зерном кукурузы и прибавкой зерна (Приложение Д). В отношении микроэлементов наиболее тесная корреляционная связь прослеживается между прибавкой зерна и выносом меди и цинка (Приложение Ж).
Вынос макроэлементов (N, P, K) зелёной массой кукурузы в микрополевом опыте 2015 г.
От внесения азота поверхностно получена незначительная прибавка зелёной массы (0,15 кг/м2), при этом вынос фосфора и калия увеличился в 3 и 2,5 раза соответственно (Приложение Ж).
При применении фосфорно-калийных удобрений (Р, К) значительная прибавка зелёной массы (1,15 кг/м2) получена с внесением этих удобрений в слой почвы 20-40 см. Вынос азота в этом варианте увеличился в 2 раза, калия в 3,6 раз, фосфора в 8 раз.
В варианте с раздельным внесением азота поверхностно, а фосфорно-калийных удобрений в нижележащие слои (N + P, K) почвы наблюдалась та же закономерность. Прибавка зелёной массы составила 1,52 кг/м2, но при этом вынос азота увеличился в 3,4 раза по сравнению с контролем.
При раздельном внесении азота поверхностно, а фосфорно-калийных удобрений с микроэлементами (N+P, K, Cu, Zn, Mo) нижележащие слои почвы прибавка зелёной массы была средней по всему опыту (0,75-0,76 кг/м2), независимо от глубины внесения удобрений.
Однако, максимальный вынос азота и фосфора наблюдался при внесении фосфора и калия с микроэлементами в слой почвы 20-40 см. Вынос калия незначительно увеличивался с глубиной внесения удобрений (18,0-19,9 кг/м2).
Совместное внесение азотно-фосфорно-калийных удобрений (N, P, K, Cu, Zn, Mo) было наиболее эффективным в слои почвы 20-40 и 40-60 см. Прибавка зелёной массы составила 1,26 кг/м2 и 1,31 кг/м2 соответственно. Вынос азота увеличился в 2,7 раз, вынос калия в 3,5 раза, фосфора в 6 раз по сравнению с контролем.
Добавление микроэлементов к азотно-фосфорно-калийным удобрениям (N, P, K, Cu, Zn, Mo) позволило получить прибавку зелёной массы на уровне 0, 73-0,94 кг/м2. Вынос фосфора в этом варианте был максимальным в слоях почвы 0-20 и 20-40 см, а азота и калия в слоях почвы 20-40 и 40-60 см.
Наиболее тесная корреляционная связь прослеживается между выносом азота, калия и прибавкой зелёной массы кукурузы. В отношении фосфора данный статистический показатель варьировал по годам. В 2015 г. прибавка зелёной массы была меньше и связь с выносом фосфора была слабой (Приложение Е).
Вынос микроэлементов (Cu, Zn, Mo, Mn, Fe) зелёной массой кукурузы в опыте 2015 года значительно варьировал по вариантам (Приложение И).
В целом 2-х – 3-х кратное увеличение выноса меди наблюдалось практически во всех вариантах, кроме поверхностного внесения азота и внесения фосфорно калийных удобрений. Многократное увеличение выноса меди отмечено только при совместном внесении макро- и микроудобрений в слой почвы 40-60 см.
Что касается цинка, вынос этого микроэлемента с урожаем зелёной массы кукурузы, увеличивался в 2 раза по сравнению с контролем при внесении фосфорно-калийных удобрений в слои почвы 20-40 и 40-60 см и при внесении всех удобрений в какой-либо слой почвы. Трёхкратное увеличение выноса цинка с зелёной массой кукурузы отмечено в вариантах с раздельным внесением азота поверхностно, а фосфорно-калийных удобрений с микроэлементами в нижележащие слои почвы. И только в варианте с внесением азотно-фосфорно-калийного удобрения в слой почвы 40-60 см вынос цинка увеличился в 4,5 раза (24,1 г/м2).
Вынос молибдена увеличивался в несколько раз во всех вариантах, кроме поверхностного внесения азота. При внесении фосфорно-калийных удобрений в 2 раза, при добавлении микроэлементов к фосфорно-калийным удобрениям в 5-7 раз. Максимальные значения выноса молибдена с урожаем зелёной массы кукурузы получены в варианте с внесением азотно-фосфорно-калийных удобрений в слой почвы 40-60 см (0,142 г/м2). При добавлении микроэлементов (Cu, Zn, Mo) к азотно-фосфорно-калийным удобрениям вынос составил 0,063-0,100 г/м2.
Вынос меди и цинка с урожаем зелёной массы в опыте 2016 года (Приложение И) увеличивался в несколько раз во всех вариантах, где наблюдалась значительная прибавка зелёной массы.
Вынос молибдена значительно увеличивался только в некоторых вариантах. К ним относятся варианты с внесением азотно-фосфорно-калийного удобрения в слои почвы 0-20 и 40-60 см (0,10-0,22 кг/м2), а также раздельное внесение азота поверхностно, а фосфорно-калийных удобрений с микроэлементами (Cu, Zn, Mo) в слой почвы 40-60 см.
Вынос железа и марганца увеличивался примерно в 2 раза с повышением урожая зелёной массы кукурузы и значительно увеличивался (в 4-6 раз) при раздельном внесении азота поверхностно, а фосфорно-калийных удобрений с микроэлементами (Cu, Zn, Mo) в слой почвы 40-60 см. А также при внесении азотно-фосфорно-калийных удобрений до глубины 40-60 см. При добавлении микроэлементов (Cu, Zn, Mo) к азотно-фосфорно-калийным удобрениям содержание железа и марганца несколько снижалось, при этом превышало контрольные значения в 2-3 раза.
Несмотря на повышенное содержание доступного растениям железа и марганца в почве, а также высокую кислотность (рН 3,2) и легкий гранулометрический состав подпахотных слоёв почвы содержание марганца в зелёной массе не превысило средние значения для листьев зрелых растений (Кабата - Пендиас, 1989).