Содержание азота в темно-каштановых почвах Украины в зависимости от характера их хозяйственного использования

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание азота в темно-каштановых почвах Украины в зависимости от характера их хозяйственного использования

О. И. Моргунова

Аннотация

азот почва коллоидный гумус

В статье приведены данные исследований содержания азота в темно-каштановых почвах Украины при их различном хозяйственном использовании Установлено, что содержание общего азота в парковых и целинных почвах гораздо выше, чем в темно-каштановых почвах косимой целины и перелога. При введении темно-каштановых почв в сельскохозяйственное использование содержание как общего, так и щелочно-гидролизированного азота снижается в верхнем слое почвы и почти не изменяется в более глубоких исследуемых слоях сравнительно с аналогичными слоями целинного варианта. Показано, что общий азот темно-каштановых почв сосредоточен главным образом в пассивной форме коллоидного гумуса.

Annotation

The article presents data of research into the content of nitrogen in dark-chestnut soils of Ukraine with their different economic use. We have established that the content of general nitrogen in park and virgin soils is much higher than in dark-chestnut soils of mowed virgin lands and fallow. Introduction of dark-chestnut soils into agricultural use leads to the reduction of the content of both general and alkali-hydrolysed nitrogen in the highest layer of soil. The content remains almost the same in deeper examined layers in comparison with the analogous layers of virgin land variant of research. We have shown that general nitrogen of dark-chestnut soils is concentrated mainly in the passive form of colloid humus.

Введение

Азот является важным элементом не только в жизни растений, но и всего органического мира, начиная от вирусов и простейших микроорганизмов и заканчивая высокоорганизованными животными и человеком. Хотя азот содержится в растениях в сравнительно небольших количествах (0,5-4 % сухого вещества), он представляет собой важнейший биогенный элемент, так как является обязательной составной частью всех белков и аминокислот, нуклеиновых кислот, хлорофилла, алкалоидов, фосфатидов, многих витаминов, гликозидов, гормонов и других биологически активных соединений.

Проблема азота в земледелии является одной из главных, поскольку напрямую связана с повышением эффективного плодородия почвы и стабильного увеличения урожайности сельскохозяйственных культур [3].

Анализ источников. Рассматривая проблему азота в сельскохозяйственной науке, основоположник агрономической химии академик Д. Н. Прянишников отметил, что главным условием, которое определяет количество урожая сельскохозяйственных культур, является степень обеспеченности растений азотом [4].

Темно-каштановые почвы содержат в пахотном слое значительное количество общего азота (0,16-0,18 %), что является следствием малой подвижности гумуса, отсутствия вымывания нитратов вследствие незначительного количества осадков, поглощения аммиачных форм азота минеральной частью почв [2]. Общеизвестно, что применение удобрений оказывает влияние на ряд почвенных процессов, с которыми связана трансформация азотосодержащих соединений почв. Большинством ученых отмечается, что длительное применение удобрений существенно влияет как на запасы общего азота почвы, так и на отдельные его формы. Характер и степень данного влияния определяется видом, нормой, продолжительностью и частотой применения удобрений [6].

При использовании высокоинтенсивных систем удобрения образуется положительный баланс азота в почвах. При длительном применении повышенных норм удобрений абсолютное и относительное содержание всех форм азота увеличивается, интенсивность миграции минерального азота в глубокие слои почвы уменьшается [9].

Значительное влияние на содержание азота и его формы оказывают сельскохозяйственные культуры. Установлено, что выращивание пропашных культур по сравнению с зерновыми культурами сплошного посева обусловливает более заметное снижение содержания азота в почвах, ослабление процессов образования органических соединений азота, повышение стабильности азотного фонда и снижения нитрификацийной способности почв. Под сахарной свеклой такие же изменения происходят более интенсивно, чем под кукурузой. Горох в условиях Лесостепи Украины не является накопителем азота [8].

Большое влияние на азотный режим оказывает способ выращивания сельскохозяйственных культур. Бессменное выращивания сельскохозяйственных культур приводит к уменьшению содержания азота, и почвы становятся низкообеспеченными этим элементом. На полях, где культуры выращиваются в сквообороте, наблюдается среднее обеспечения почв азотом [5].

В результате сельскохозяйственного использования изменяются все процессы, происходящие в почвах. Анализ литературных источников показывает, что изучением данного вопроса занимались и занимаются многие ученые, но результаты исследования каждого не дают полного ответа на все вопросы изменения содержания азота в почвах различного хозяйственного использования.

Методы исследования. Определение исследуемых показателей проводились в темно-каштановых почвах Украинского биосферного заповедника «Аскания-Нова» Чаплынского района Херсонской области. Для достижения целей исследований весной 2009 г. были отобраны образцы почв на следующих вариантах: абсолютно целинная степь, косимая целина, залежь 52 года, лесополоса 52 года, пашня больше 120 лет.

Климат района заповедника континентальный умеренно теплый, с жарким теплым летом и неустойчивой мягкой зимой. Весной и летом восточные ветры часто приносят суховеи, общая продолжительность которых достигает 30 дней в год. В весенний период наблюдаются пылевые бури. Сильные ветры могут приносить ураганы и смерчи.

Суммарная радиация равна 115 ккал/см², из них 95 ккал/см² приходится на вегетационный период. Среднегодовая температура воздуха - 9,500 С. Амплитуда годовых температур достигает 720 (от - 320 зимой до 400 летом). Среднегодовая сумма осадков за год составляет 365 мм. Осадки в течение года выпадают преимущественно в виде дождя. Твердые осадки составляют менее 20 % годовой суммы.

На вариантах исследований образцы отбирались буром согласно ДСТУ ІSО 10381-2:2004. Определение общего азота производилось методом Кьельдаля в модификации ННЦ ИГА им. А. Н. Соколовского ДСТУ 4726:2007, содержание щелочно-гидролизированного азота по Корнфильду.

Объекты исследований: изменение содержания общего и щелочно-гидролизированного азота в темно-каштановых почвах и коллоидных формах гумуса Украинского биосферного заповедника «Аскания-Нова» при разном их сельскохозяйственном использовании.

Основная часть

Самое высокое содержание общего азота наблюдается в верхних слоях почвы вариантов парка и абсолютной целины (рис. 1.). В 10-20 см слое абсолютно целинной почвы отмечается резкое снижение содержания общего азота (на 42 %) по сравнению с вышележащим слоем. Это объясняется, исходя из наших исследований, аналогичным резким уменьшением содержания общего гумуса в данном слое. В более глубоких слоях целинной почвы содержание общего азота уменьшается постепенно и его значения почти не отличаются от показателей почв косимой целины и залежи.

Рис. 1. Содержание азота в темно-каштановых почвах, %

Распашка темно-каштановых почв приводит к снижению содержания общего азота почти на 44 % в 0-10 см слое по сравнению с аналогичным слоем почвы абсолютной целины. Такое значительное снижение содержания общего азота в темно-каштановых почвах, по нашему мнению, объясняется отчуждением части растительной массы с урожаем сельскохозяйственных культур, что приводит к разрыву круговорота веществ в природе и, как следствию этого, недостатку органического материала для жизнедеятельности почвенных организмов. С глубиной в пахотных темно-каштановых почвах содержание общего азота почти не изменяется. Это объясняется перемешиванием 0-30 см слоя почвы в процессе обработки почвы при выращивании сельскохозяйственных культур.

Выкашивание целинной растительности приводит к уменьшению содержания общего азота в 0-10 см слое на 17 % по сравнению с аналогичным слоем абсолютно целинных почв. Это объясняется отчуждением растительной массы с поверхности почвы, что приводит к уменьшению количества общего гумуса, а соответственно и азота. Также поверхность почвы лучше прогревается солнцем, что приводит к большему испарению влаги, а соответственно и более быстрому высушиванию верхнего слоя почвы. Все эти факторы влияют на деятельность микроорганизмов и на все процессы, происходящие в почвах, которые приводят к уменьшению содержания общего гумуса, а соответственно и азота.

Введение залежного режима приводит к накоплению общего азота в 0-10 и 10-20 см слоях почвы по сравнению с пашней. На залежах в слое почвы 30-40 см наблюдается более низкое содержание азота по сравнению с другими вариантами вследствие того, что большая часть растительных остатков сконцентрирована на поверхности почвы и не поступает в нижние слои.

Изменения содержания общего азота прямо зависят от содержания органических веществ в почвах. Основным компонентом органической части почвы является гумус. Согласно учению А. Н. Соколовского, главной особенностью гумуса, с агрономических позиций, является не химический состав, а его коллоидность [7]. Поэтому весьма актуально изучение содержания азота в коллоидных формах гумуса.

Введение целинных темно-каштановых почв в сельскохозяйственное использование приводит к уменьшению содержания азота в активной форме коллоидного гумуса. Так, распашка приводит к снижению содержания азота в активном гумусе 0-10 см слоя на 63 % по сравнению с целинным аналогом. В пахотных почвах наблюдается равномерное изменение в содержании азота в активной форме коллоидного гумуса исследуемой толщи почвы, что объясняется перемешиванием 30 см слоя почвы в процессе вспашки. На глубине 30-40 см почв варианта пашни отмечается очень низкое содержание азота в активном гумусе.

Самое высокое содержания азота в активной форме коллоидного гумуса наблюдается в почвах под парковой и целинной растительностью. Выкашивание целинной растительности вызывает снижение содержания азота в активном гумусе на 37 % в 0-10 см слое по сравнению с целиной. Введение залежного режима способствует накоплению азота в активной форме коллоидного гумуса по сравнению с пашней. Определение содержания азота в коллоидных формах гумуса темно-каштановых почв показало, что больше данного элемента содержится в пассивной форме гумуса. Введение почв в сельскохозяйственную культуру приводит к тому, что количество азота в активной форме коллоидного гумуса резко снижается и азот почвы практически полностью сосредотачивается в пассивной форме коллоидного гумуса.

Меньше всего азота в пассивной форме коллоидного гумуса темно-каштановых почв содержится в почвах вариантов залежи и пашни. Это связано с небольшим количеством органических остатков, которые поступают в почву и соответственно небольшим содержанием гумуса. Высокое содержание азота в пассивной форме коллоидного гумуса отмечается в варианте с парковой растительностью в слое почвы 0-20 см.

Больше всего азота как общего, так и в коллоидных формах гумуса содержится в 20 см слое почв, занятых парковой растительностью, что, по нашему мнению, связано с орошением парковой зоны, вследствие чего улучшаются условия для накопления гумусовых веществ и соответственно азота. Выкашивание целинной растительности вызывает снижение содержания азота в пассивной форме коллоидного гумуса только в слое 0-10 см на 6 % по сравнению с целинными темно-каштановыми почвами.

В районах, где природные условия не ограничивают рост и развитие сельскохозяйственных культур, продуктивность земледелия определяется содержанием в почве тех форм азота, которые легко усваиваются растениями [1]. Кроме изучения динамики общего азота в почве под влиянием сельскохозяйственной культуры, большое значение, с точки зрения практики сельского хозяйства, имеет изучение подвижности азотистой части органического вещества почвы, так как с подвижностью ее связана доступность и обеспеченность растений азотом [6, 9].

Результаты исследований содержания легкогидролизированного азота в темно-каштановых почвах «Аскании-Нова» (рис. 2.) показывают, что наибольшее его количество содержится в 0-10 см слое почв вариантов парка и абсолютной целины.

Рис. 2. Содержание щелочно гидролизированного азота, мг/100 г почвы

В темно-каштановых почвах парка содержание подвижного азота составляет 21,7 мг/100 г почвы, что соответствует высокой степени обеспечения, а в целинных почвах степень обеспечения повышенная и составляет 17,78 мг/100 г почвы. С глубиной в исследуемых слоях почвы наблюдается снижение содержания легкогидролизированного азота. В почвах парка снижение происходит постепенно и в сравнении с аналогичными слоями других вариантов исследований содержание выше и до 30 см соответствует средней степени обеспечения. В целинных почвах разница между содержанием подвижного азота в 0-10 и 10-20-сантиметровых слоях составляет почти 50 %, т. е. степень обеспечения азотом с повышенной изменяется на низкую и составляет 9,8 мг/100 г почвы.

На варианте косимой целины содержание подвижного азота на 28 % ниже, чем в аналогичном слое абсолютно целинных почв. Степень обеспечения косимой целины в 20 см слое является средней, а содержание составляет в 0-10 см слое - 12,67 мг/100 г почвы, в 10-20 см - 9,38 мг/100 г почвы.

Распашка и дальнейшее земледелие на темно-каштановых почвах приводит к потере подвижного азота в верхнем 20-сантиметровом слое в сравнении с аналогичными слоями темно-каштановых почв абсолютно целинного варианта исследований. Почвы варианта пашни имеют низкий уровень обеспечения данным элементом почти по всей исследуемой глубине, лишь в 10-20-сантиметровом слое наблюдается незначительное повышение содержания легкогидролизированного азота, что соответствует нижней границе среднего обеспечения.

Введение залежного режима на темно-каштановых почвах приводит к накоплению подвижного азота в сравнении с пахотными почвами на 10 % в верхнем слое и уменьшению его количества в более глубоких исследуемых слоях. Это объясняется увеличением количества растительных остатков на поверхности почв залежи и снижением их количества в более глубоких слоях. Сравнивая послойно содержание легкогидролизированного азота почв залежи и других вариантов исследования, можно сделать вывод, что с 10 до 40 см почвы залежи имеют низкое содержание данного элемента в сравнении с аналогичными слоями других вариантов исследований.

Также из полученных результатов мы видим, что из глубины 20 см в почвах всех вариантов исследований, кроме парка, отмечается низкая степень обеспечения щелочно-гидролизированного азота.

Заключение

1. Результаты исследований показывают, что среди всех вариантов исследования больше всего общего и подвижного азота содержат абсолютно целинные и парковые темно-каштановые почвы Украины.

2. При введении темно-каштановых почв в сельскохозяйственное использование содержание как общего, так и щелочно-гидролизированного азота снижается в верхнем слое почвы и почти не изменяется в более глубоких исследуемых слоях сравнительно с аналогичными слоями целинного варианта.

3. В почвах пашни содержание общего и подвижного азота от поверхности и 30 см глубины почти не изменяется, что объясняется перемешиванием этого слоя при сельскохозяйственных работах.

4. Установлено, что общий азот темно-каштановых почв всех вариантов исследований в большей степени представлен азотом пассивной формы коллоидного гумуса.

Литература

1. Брей, С. М. Азотный обмен в растениях / С. М. Брей. - М.: Агропромиздат, 1986. - 200 с.

2. Кисель, В. Д. Агрохимическая характеристика черноземов и каштановых почв степи / В. Д. Кисель, Г. М. Кривоносова // Агрохимическая характеристика почв СССР. - М.: Наука, 1973. - С. 227-247

3. Муха, В. Д. Естественно-антропогенная эволюция почв (общие закономерности изональные особенности) / В. Д. Муха. - М.: КолосС, 2004. - 271 с.

4. Прянишников, Д. Н. Азот в жизни растений и в земледелии СССР / Д. Н. Прянишников. - М.: АН СССР, 1945. - 257 с.

5. Савіцька, Х. Засвоєння азоту в темно-сірому опідзоленому ґрунті за беззмінного вирощування сільськогосподарських культур / Х. Савіцька // Вісник Львівського національного аграрного університету: агрономія. -2011. - № 15(2). - С. 195-198.

6. Сайзону, Агемон Годенс Роже. Структура азотного фонда черноземов типичных мощных Лесостепи УССР и желтоземов типичных влажных субтропиков западной Грузии в природных и культурных экоситемах: - автореф. дис. …канд. с.-х. наук: 06.01.03 / Сайзону Агемон Годенс Роже. - Харьков, 1990. - 23 с.

7. Соколовский, А. Н. Избранные труды / А. Н. Соколовский. - Киев: Урожай, 1971. - 355 с.

8. Чесняк, О. А. Влияние сельськохозяйственных культур на содержание азота и его формы в черноземе моном левобережной Лесостепи УССР / О. А. Чесняк, Г. Я. Чесняк // Тр. Харьк. с.-х. ин-та. - Харьков, 1977. - Т. 230. - С. 50-56.

9. Чесняк, О. А. Изменения содержания общего азота и форм азотсодержащих соеденений в чорноземах мощных Лесостепи УССР под влиянием удобрений / О. А. Чесняк, Г. Я. Чесняк // Тр. Харьк. с.-х. ин-та. - Харьков, 1978. - Т. 255. - С. 38-51.

Размещено на Allbest.ru