Влияние междурядной обработки кукурузы на динамику нитратного азота чернозема выщелоченного в условиях лесостепной зоны Зауралья

Введение. Западная Сибирь всем известна неблагоприятными для сельского хозяйства почвенно-климатическими условиями. Еще в первой половине XX века никто не мог помыслить, что в Сибири возможно промышленное сельское хозяйство. Начиная с 50-х годов прошлого столетия при мощной государственной поддержке ситуация кардинально изменилась. С появлением новых сортов сельскохозяйственных культур, разработкой агротехнологий и развитием компьютерной техники возникла научно обоснованная система земледелия, способная выращивать практически любые сельскохозяйственные растения [1–3]. В последние десятилетия в Сибири появилась возможность выращивания теплолюбивых культур, таких как соя и кукуруза.

Кукуруза в течение своего развития потребляет большое количество питательных веществ и хорошо отзывается на уровень агротехники. Поэтому для получения высокого урожая кукурузы необходимо соблюдение всей технологии возделывания, а главным образом научное обоснование системы удобрений. Усвоение элементов питания кукурузой зависит от различных факторов, как погодных условий, так и элементов технологии возделывания. Поэтому не всегда товаропроизводители получают желаемую урожайность, а это негативно сказывается на экономике предприятия. Многие товаропроизводители отказались от применения междурядной обработки посевов, делая акцент на химические средства защиты растений. Однако плохие погодные условия и короткий срок возможности использования химических средств не всегда оказывают должную защиту. Многие исследователи отмечают, что междурядная обработка посевов кукурузы оказывает положительное действие в борьбе с сорняками, улучшает водно-воздушный режим почв и повышает урожайность культур [4, 5]. Однако по изучению влияния различных агротехнологических приемов на динамику питательных веществ в почве проведено недостаточно работ. Поэтому изучение влияния междурядной обработки кукурузы на динамику нитратного азота чернозема выщелоченного является актуальным.

Цель исследований. Установить влияние междурядной обработки кукурузы на накопление азота текущей нитрификации и динамику нитратного азота чернозема выщелоченного.

Материалы и методы. Исследования динамики нитратного азота чернозема выщелоченного в посевах кукурузы проводились с 2016 по 2018 г. на территории сельскохозяйственного предприятия ЗАО «Центральное», которое расположено в Заводоуковском районе Тюменской области. Климатические условия района, где проводились исследования, характеризуются умеренно теплым и умеренно увлажненным климатом. Количество осадков, выпавшее за год, составляет 374 мм, на теплый период приходится около 62 % от общего количества. Сумма положительных температур в среднем составляет 2000 ºС, в некоторые жаркие годы этот показатель возрастает и выше.

Почва опытного участка – чернозем выщелоченный, маломощный тяжелосуглинистый. Характеризуется высоким потенциальным плодородием. Содержание органического вещества (лучше гумуса, так как в состав органического вещества входят неразложившиеся, полуразло-жившиеся органические остатки и продукты гумификации) в слое почвы 0–30 см составляет 8,3 %. Запасы нитратного азота достигают 30– 33 кг/га, подвижного фосфора и калия 230 и 350 кг/га соответственно. Реакция почвенной среды – 6,5 ед. рН [6, 7].

Схема опыта включала в себя варианты с междурядной обработкой в фазу 6–7-го листа и без междурядной обработки на различных минеральных фонах (средние дозы по годам): 1. Контроль (без удобрений). 2. N 83 P 67 K 67 (4,0 т/га зерна). 3. N 110 P 93 K 93 (5,0 т/га зерна). 4. N 147 P 113 K 113 (6,0 т/га зерна).

Основную отвальную обработку почвы проводили осенью на глубину 23–25 см. Весной боронование – боронами БЗСС-1,0. Удобрения на различные уровни минерального питания врезали сеялками СЗП-3,6 перед посевом. Затем проводили культивацию КПС-4 и производили посев сеялками точного высева СУПН-8А. Междурядную обработку, где она предусмотре- на, проводили культиватором КМН-4,2 на глубину 3–5 см. В опыте высевали гибрид Обский 140 с нормой высева 70 тыс. растений на гектар.

Для определения содержания общего азота в растениях, а также сухого вещества в зерне и вегетативной массе, отбирали 30 растений в 4-кратной повторности. Для определения нитратного азота отбирали почвенные образцы до глубины 0-40 см через каждые 10 см. Нитратный азот в почве определяли ионометрическим методом (ГОСТ 26951). Общий азот в растениях определили по ГОСТ 13496.4. Статистическую обработку данных проводили по Доспехову с использованием MS Excel.

Результаты и их обсуждение. Перед посевом кукурузы содержание нитратного азота в слое почвы 0-40 см составляло 10,5 мг/кг почвы. К фазе 5–6-го листа кукурузы на естественном агрофоне этот показатель снижался до 9,4 мг/кг почвы (табл. 1). Минеральны е удобрения , внесенные на планируемую урожайность до 6,0 т/га зерна кукурузы, обеспечивали увеличение содержания нитратного азота до 26,9–34,9 мг/кг почвы при НСР 05 =10,0 мг/кг. К фазе 8–9-го листа кукурузы его содержание на вариантах без междурядной обработки снижалось. На контроле снижение достигало 15 % относительно предыдущей фазы, а на удобренных вариантах от 11 до 22 %, при этом с увеличением уровня минерального питания различие уменьшалось. Данная тенденция также отмечается в более поздние фазы развития. К уборке содержание нитратного азота на контроле снижалось с 8,0 до 5,1 мг/кг почвы. На удобренных вариантах содержание нитратного азота уменьшилось с 18,4–23,2 до 12,2–14,6 мг/кг почвы.

На вариантах с применением междурядной обработки отмечалось увеличение содержания нитратного азота на контроле с фазы цветения до уборки на 15–26 % относительно вариантов без механической обработки междурядий. На вариантах с внесением минеральных удобрений различий не наблюдалось. Это связано с тем, что высокие дозы азотных удобрений на этих вариантах сглаживают изменение в содержании нитратного азота от применения механической обработки междурядий. Подобная тенденция отмечается в работах Н.Ф. Надточаева (2006) [8].

Таблица 1

Влияние междурядной обработки на содержание нитратного азота в посевах кукурузы при различном уровне минерального питания, мг/кг

Вариант (фактор А)	Фаза развития (фактор В)
	без междурядной обработки				с междурядной обработкой
	5–6-го листа	8–9-го листа	Цветение	Восковая спелость	5–6-го листа	8–9-го лист	Цветение	Восковая спелость
Контроль	9,4	8,0	7,0	5,1	9,5	8,1	8,0	6,4
NPK 4,0 т/га	26,9	21,1	18,4	12,2	24,7	21,9	18,5	12,1
NPK 5,0 т/га	31,2	26,2	20,2	12,6	28,9	24,4	20,3	12,7
NPK 6,0 т/га	34,9	31,1	23,2	14,6	34,0	29,7	23,5	14,6

Примечание : фактор А – НСР 05 =10,0; фактор B – НСР 05 =1,0; фактор АВ – НСР 05 =10,0.

Содержание общего азота в кукурузе напрямую связано с количеством нитратного азота в почве. На контроле без применения междурядной обработки содержание общего азота в кукурузе составляло 1,57 % в фазу 8–9-го листа, увеличиваясь на удобренных вариантах до

2,03-2,34 % при НСР о5 =О,22 %. В течение развития кукурузы и набора биомассы концентрация общего азота в кукурузе снижается, к фазе цветения его значения уменьшились до 0,59– 1,11 % (табл. 2).

Таблица 2

Вариант (фактор А)	Фаза развития (фактор В)
	без междурядной обработки				с междурядной обработкой
	8–9-го листа	Цветение	Зерно	Вегетативная масса	8–9-го лист	Цветение	Зерно	Вегетативная масса
Контроль	1,57	0,59	1,86	0,67	1,64	0,70	2,09	0,70
NPK 4,0 т/га	2,03	1,04	2,00	0,61	2,11	1,09	2,10	0,67
NPK 5,0 т/га	2,10	1,08	2,02	0,75	2,15	1,17	2,12	0,73
NPK 6,0 т/га	2,34	1,11	1,96	0,82	2,46	1,19	2,02	0,86

Примечание : фактор А – НСР 05 =0,22; фактор В – НСР 05 =0,05; фактор АВ – НСР 05 =0,22.

Влияние междурядной обработки на содержание общего азота в кукурузе при различном уровне минерального питания, %

В период уборки кукурузы содержание общего азота в зерне на контроле составляло 1,86 %. В вегетативной массе концентрация общего азота была в три раза меньше, чем в зерне. На удобренных вариантах количество общего азота в зерне увеличивалось до 1,96–2,02 %. В вегетативной массе его содержание составляло от 0,61 до 0,75 %.

Применение междурядной обработки посевов обеспечивало увеличение содержания об- щего азота в кукурузе на всех исследуемых вариантах из-за улучшения водно-воздушного режима почвы, потребления питательных веществ и усиления микробиологической активности [9]. На контроле содержание общего азота увеличивалось на 19 %, на удобренных вариантах от 2 до 8 % относительно вариантов без использования междурядной обработки. Концентрация общего азота в зерне кукурузы при этом увеличивалась до 2,02–2,12 %.

Вынос азота кукурузой зависит от уровня минерального питания, генотипа гибридов кукурузы и уровня агротехники [10–12]. В нашем исследовании на естественном агрофоне без применения междурядной обработки хозяйственный вынос азота составил 143 кг/га. Увеличение уровня минерального питания обеспечило резкое повышение выноса до 176–244 кг/га.

Применение междурядной обработки приводило к увеличению хозяйственного выноса азота на 6 % на контроле, где это значение достигало 152 кг/га при НСР 05 =8 кг/га. На удобренных вариантах этот показатель увеличивался до 7– 18 % относительно вариантов без использования междурядной обработки и достигал 208– 269 кг/га (рис. 1).

Проведя расчет по накоплению азота текущей нитрификации при использовании формулы, предложенной Ю.И. Ермохиным (2004), нам удалось установить, что на естественном агрофоне накопление азота текущей нитрификации в посевах кукурузы составляет 116 кг/га [13]. На удобренных вариантах он варьирует от 104 до 118 кг/га (рис. 2).

Применение междурядной обработки кукурузы улучшает агрофизические свойства почвы, водно-воздушный режим чернозема выщело- ченного и структурно-агрегатный состав, а также уменьшает плотность сложения [14]. Все это в совокупности улучшает микробиологическую активность почвы и повышает накопление азота текущей нитрификации [15, 16]. На естественном агрофоне увеличение накопления азота текущей нитрификации составило 13 % при НСР05=11 кг/га. На удобренных вариантах этот показатель повышался на 14–27 % относительно варианта без использования этого приема.

Рис. 2. Влияние междурядной обработки на накопление азота текущей нитрификации в посевах кукурузы при различном уровне минерального питания, кг/га

Выводы. Проведение междурядной обработки посевов кукурузы обеспечивает увеличение содержания нитратного азота в почве на естественном агрофоне с фазы цветения до уборки на 15–26 % относительно вариантов без использования этого приема. На удобренных вариантах различий не наблюдалось.

Содержание общего азота в кукурузе на протяжении всего развития при использовании междурядной обработки посевов увеличивается на 2– 19 % относительно вариантов без использования обработки, где значения были ниже на 0,1–0,5 %.

Междурядная обработка посевов кукурузы способствует лучшему усвоению питательных веществ, в результате хозяйственный вынос азота посевами кукурузы увеличивается на 6 % на контроле и на 7–18 % на удобренных вариантах относительно вариантов без использования этого приема, где значения составляли 143–244 кг/га.

Накопление азота текущей нитрификации в посевах кукурузы составляет 104–118 кг/га. Проведение междурядной обработки посевов улучшает водно-воздушный режим почвы, в результате накопление азота увеличивается на 14–27 % относительно вариантов без этого приема.