Баланс основных элементов минерального питания в различных агроэкосистемах Терско-Сулакской низменности

Лугово-каштановые почвы равнинной зоны Дагестана относятся к слабо- и среднеобеспеченным по запасам общего и легкогидролизуемого азота, содержание которых составляет соответственно 0,30-0,48 % и 3-10 мг/100 г почвы. Обеспеченность почвы подвижными формами фосфора и обменного калия составляет соответственно 2-5 и 40-90 мг/100 г почвы (1, 2). Сложившаяся на протяжении ряда лет интенсивная система земледелия при недостаточном применении севооборота вносит значительные изменения в динамику содержания основных элементов минерального питания под посевами риса и пшеницы. Ранее нами было установлено, что на территории Терско-Сулакской низменности содержание биоэлементов в почве снижается по мере развития растений и достигает минимальных значений к концу вегетационного периода (после сбора урожая), когда из почвы извлечен весь необходимый запас элементов (3). В частности, растения риса за период вегетации выносят из почвы примерно одинаковое количество азота, фосфора, калия — до 40 % (4). Дополнительный анализ динамики содержания этих элементов под агрокультурами и естественными разнотравно-злаковыми сообществами позволил бы внести существенную поправку в количественную оценку и баланс этих элементов в исследуемых экосистемах.

В связи с этим в задачу нашей работы входило исследование содержания и оценка знака баланса основных элементов минерального питания растений (азота, фосфора и калия) в различных экосистемах с целью пополнить теоретические представления о процессах, происходящих в биологических сообществах.

Методика . Полевой эксперимент был поставлен на угодьях рисоводческого совхоза им. А. Аджиева (Дагестан) при использовании трех принципиально разных экосистем: рисовый чек (сорт Дагестан) с уникальной системой затопления (площадь участка 1,5 га), перед посевом вносили аммофос и нитроаммофос из расчета 3 ц/га; поле озимой пшеницы (площадь участка 1 га), перед посевом вносили нитроаммофос и суперфосфат в дозе 3 ц/га, ранней весной — аммиачную селитру и мочевину в виде подкормки; разнотравно-злаковая ассоциация (участок степи около рисового чека), принятая за естественный ценоз (антропогенное влияние практически отсутствовало).

Материал собирали ежемесячно в течение вегетационного периода, приурочивая к основным фазам развития растений риса и пшеницы: кущение — соответственно май-июнь, конец апреля; выход в трубку — май-июнь, май; цветение— колошение — июнь-июль, июнь; полная спелость — конец сентября, июль-начало августа. Для сбора наземной биомассы применяли укосный метод; размер делянок — 1 м2, повторность — 5-кратная.

При отборе проб наряду с общепринятыми методами использовали методику Рябцовой с соавт., разработанную для сбора образцов почвы под рисовиками (5). Содержание щелочно- и легкогидролизуемого азота в почве определяли соответственно по Корнфорду (6) и Тюрину с соавт. (7), азота в растениях — по Кьельдалю; фосфора в почве и растениях — соответственно по Мачигину и ванадиево-молибдатным методом; подвижного калия — пламенно-фотометрическим методом (7). Содержание азота, фосфора и калия в пахотном слое почвы рассчитывали по методике Донских, согласно которой масса 1 га пахотного слоя почвы (0-20 см) составляет 3 тыс. т, то есть масса 1 м2 — 300 кг (8).

Исходя из обеспеченности почвы элементами минерального питания, можно составить баланс продукционно-деструкционных процессов, происходящих в агроценозах рисового чека, поля озимой пшеницы и естественного ценоза разнотравнозлаковой группировки к концу вегетационного периода. Для этого в систему балансовых уравнений, описывающих динамику содержания элементов, вносили данные о потоках последних в различных агроценозах (3, 9). При этом под суммой «входящих» и «выходящих» потоков подразумевали суммарные параметры соответственно продукционных и деструкционных процессов.

Результаты . Данные о содержании азота, фосфора и калия в пахотном слое почвы в исследуемых биогеоценозах представлены в таблице 1. При оценке динамики содержания этих элементов в почве под растениями риса выявлен положительный баланс азота и фосфора (соответственно 37,409 и 13,264 г/м²), так как в почву под эти культуры вносили минеральные удобрения — аммофос [(NH 4 ) 2 HPО 4 +NH 4 H 2 PО 4 ] и нитроаммофос (NH 4 NО 3 +NH 4 H 2 PО 4 ) в соотношении 1:1 из расчета 3 ц/га; баланс калия оказался отрицательным (–23,006 г/м²) (табл. 2). Это подтверждает сделанные нами ранее выводы об особенностях роста и развития растений риса (3, 4). Во-первых, содержание калия в почве под посевами риса ниже, чем под другими культурами, выращиваемыми в равнинной зоне Дагестана. Во-вторых, с урожаем из почвы выносится большое количество этого элемента. Содержание калия в почве в период затопления и после сбора урожая риса в 2-4 раза меньше, чем в почве естественного ценоза (3). Полученные данные позволяют предположить, что в рисовом чеке, где все процессы вегетационного периода протекают в режиме затопления, питательные вещества наиболее полно извлекаются из почвы.

В агроценозе озимой пшеницы баланс азота и фосфора был положительным (соответственно 11,401 и 8,176 г/м2), баланс калия, как и в рисовом чеке, отрицательным (–32,544 г/м2) (см. табл. 2). Следует отметить, что отрицательный знак баланса калия в освоенных экосистемах обусловлен практикой сельскохозяйственных работ, которые проводят в равнинной зоне Дагестана, где потребность в этом биогене удовлетворяется в основном за счет естественных запасов в почве.

В ценозе разнотравно-злаковой группировки баланс всех трех элементов минерального питания оказался положительным — 23,081; 5,524 и 85,457 г/м2 (соответственно азот, фосфор и калий) (см. табл. 2). Это объясняется тем, что в естественных биогеоценозах биопродукция не отчуждается и питательные вещества возвращаются в почву после минерализации растительных остатков.

2. Оценка баланса азота, фосфора и калия в посевах риса, озимой пшеницы и раз нотравно-злаковой экосистеме (г/м2)

Таким образом, в результате дополнительных расчетов были внесены поправки в количественные показатели и баланс основных элементов минерального питания растений различных агроэкосистем. Показано, что количественная оценка баланса азота, фосфора и калия в агроценозах риса, озимой пшеницы и разнотравнозлаковой группировки вносит существенный вклад в представление о функционировании этих систем. Применение азотно-фосфорных удобрений в указанных пропорциях (1:1) и соотношение минеральных элементов в почве рисоводческих угодий на территории Терско-Сулакской низменности позволяет сохранить положительный баланс азота и фосфора в исследуемых агроценозах. Отрицательный баланс калия в агроэкосистемах свидетельствует о необходимости разработки нового подхода к практике применения системы удобрений с целью более глубокого изучения влияния калийных удобрений на урожайность сельскохозяйственных культур.

Л И Т Е Р А Т У Р А

• 1.    С а л м а н о в А.Б., М а г о м е д а л и е в З.Г. Формы калия в основных типах почв равнинной зоны Дагестана. Почвоведение, 1975, 12: 137-143.

• 2.    М а г о м е д а л и е в З.Г. Закономерности распределения содержания калия в почвах Дагестана. Почвоведение, 1998, 10: 1209-1217.

• 3.    Д и б и р о в а А.П. Структура и функционирование агроэкосистем и естественных экосистем Тер-ско-Сулакской низменности (сравнительный биогеохимический аспект). Автореф. канд. дис. Махачкала, 1997.

• 4.    Д и б и р о в а А.П. Почвенные процессы круговорота биогенов в степной зоне Терско-Сулакской низменности. Тез. науч.-практ. конф. «Наука и социальный прогресс». Махачкала, 1997: 260-261.

• 5.    Р я б ц о в а С.А., Р ы м а р ь В.Г., Ф и л и н - К о л д а к о в Б.В. Фосфор в рисовых почвах Кубани и методы его определения. Агрохимия, 1989,№11: 105-110.

• 6.    Р а з у м о в В.А. Справочник лаборанта-химика по анализу кормов. М., 1986.

• 7.    А л е к с а н д р о в а Л.И., Н а й д е н о в а О.А. Лабораторно-практические занятия по почвоведению. Л., 1986.

• 8.    Д о н с к и х И.Н. Курсовое и дипломное проектирование по системе применений удобрений. Л., 1980.

• 9.    Т и т л я н о в а А.А., Т и х о м и р о в а А.Н., Ш а х о т и н а Н.Г. Продукционный процесс в агроценозах. Новосибирск, 1982.

Прикаспийский институт биологических ресурсов Дагестанского научного центра РАН,