МИГРАЦИЯ АЗОТА УДОБРЕНИЙ В ПАХОТНЫХ ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВАХ д.с.-х.н. В. Безносиков
Своеобразие условий почвообразования на европейском северо-востоке России: кратковременность биологически активного периода, недостаток тепла и избыток влаги замедляют процессы разложения и синтеза органического вещества, что обусловливает дефицит азота в подзолистых почвах, представляющих основной пахотнопригодный фонд зоны. Ликвидация дефицита азота, связанного с выносом растениями, вымыванием, денитрификацией, путем применения азотных удобрений сопряжена с большими трудностями энергетического и экономического характера. Одновременно азот является источником ряда экологических и агрофизиологических проблем. С одной стороны, азотным удобрениям принадлежит ведущая роль в достижении высоких урожаев, а с другой, - их применение в повышенных дозах сопровождается ухудшением эколого-гигиенической обстановки в агроландшафтах, изменением в неблагоприятную сторону физико-химических, биологических свойств почв и особенно почв подзолистого типа, характеризующихся недостаточной насыщенностью почвенно-поглощающего комплекса основаниями, низким содержанием гумуса и слабой буферностью. Проведенные нами многолетние исследования азотного цикла пахотных подзолистых суглинистых почв, с использованием метода изотопной индикации позволили оценить экологические особенности поведения азота в системе почва-растение, определить направленность процессов трансформации азота при применении азотных туков. Вымывание 15N из корнеобитаемого слоя почвы в годичном цикле незначительно и не оказывает существенного влияния на баланс азота удобрений (рис. 1). Основное количество меченого азота удобрений сосредотачивается в верхнем (0-40 см) слое почвы с преимущественным содержанием его в Апах. Максимальное вымывание азота удобрений по профилю почвы отмечено в пару - до глубины 60 см (4.3-8.8 кг/га), ниже по профилю азота не обнаружено. Внесение азотных удобрений (Nаа) даже с осени на суглинистые подзолистые почвы не приводит к значительным потерям азота за счет выщелачивания атмосферными осадками из корнеобитаемого слоя. Подтверждением является круглогодичный учет лизиметрических вод. Установлено, что фильтрация осадков за пределы 0-50 см толщи была невысокой: за осенний период - 8.5, за весенний - 2.5 % и соответственно из пахотного слоя (0-20 см)-31.0 и 35.0 % годового их количества. Инфильтрация влаги в среднем за год за пределы пахотного слоя составила 23.0 %, подпахотного - 4.5 %, что определяет низкую миграцию азота удобрений в пределах почвенного профиля. К настоящему времени накоплен материал о нисходящей миграции продуктов почвообразования в условиях региона, однако данные о их восходящем перемещении отсутствуют. Вместе с тем, именно с восходящей миграцией влаги и переносимыми с ней подвижными веществами связывают генетические особенности почв, развивающихся в условиях длительного сезонного промерзания. Исследования показали, что под действием криогенных процессов происходит концентрирование азота удобрений на границе холодного экрана - мерзлого слоя, за счет термокапиллярного передвижения влаги и растворенного в ней азота. Так, за период с 04.01.86 г. по 02.02.87 г. содержание меченого азота в слое 0-30 см увеличивалось с 6.17 до 7.87 r/ кв. M и соответственно уменьшилось в слое 30-50 см с 3.24 до 1.07 г/кв. м. Стабилизация зоны промерзания в феврале-марте приводила к ослаблению поднятия азота удобрений за счет криогенных процессов. Содержание 15N в слое 0-30 см в начале февраля и апреля 1987 г. было практически одинаковым - соответственно 7.87 и 7.82 г/кв. м. Сохранившаяся мерзлотная прослойка весной на глубине 21(24)-31(34) см является водоупором, где все поры и трещины были закупорены льдом, а влажность почвы превышала ПВ, что уменьшало теплообмен между горизонтами (Апах, В1 и обусловливало задержку оттаивания почвы, приводило к образованию верховодки и снижало вертикальную миграцию азота. Полное оттаивание почвы не совпадало с интенсивным снеготаянием. Мерзлотная прослойка, с одной стороны, концентрировала азот в осенне-зимний период, с другой, являлась водоупором, по которому верховодка вместе с растворенным азотом передвигались латерально. Незначительная нисходящая миграция азота удобрений также обусловлена генетическими особенностями профиля подзолистых суглинистых почв: наличием кислого иллювиального горизонта с максимальной аккумуляцией оксидов железа и алюминия, которые имеют изоэлектрическую точку соответственно 8.1 и 7.1.Такие изоэлектрические параметры оксидов в кислой среде (РнKCl В1 3.63) обусловливают образование положительно заряженных сорбционных центров, что приводит к адсорбции нитратных ионов, величина которых достигает в В1 0.25 мг N/100 г почвы. Таким образом, иллювиальный горизонт является адсорбционным барьером, сдерживающим миграцию нитратного азота. Горизонтальная миграция азота удобрений в подзолистых суглинистых почвах связана с особенностями внутрипочвенного стока, поскольку во время весеннего снеготаяния и сильных дождей в летний период происходит насыщение влагой верхних слоев почв, и этот временный водонасыщенный горизонт сдерживает передвижение влаги вниз по профилю. Основное количество влаги в почвах передвигается с боковым стоком, что приводит к латеральному смыву азота, величина которого достигает 15-20 % от внесенного азота на делянку (рис. 2). В годы с избыточным увлажнением перераспределение влаги и азота по катенам открытого типа (трансэлювиальные процессы) частично включает азот из биологического круговорота в агроценозах и приводит опасности загрязнения окружающе среды. Латеральное передвижени азота с поверхностным стоком по катенам закрытого типа (элювиально аккумулятивные процессы) создает геохимическую неоднородность агроландшафтов по азоту. Экспериментальные данные, полученные с помощью изотопного метода, позволили определить вклад азота почвы и удобрений в питании растений. Данные по выносу азот биомассой свидетельствуют, что основная часть азотного фонда pacтений представлена азотом почвы: дг слабоокультуренных - 50±1, среди неокультуренных-71 ± 3 %. Внесение азотных удобрений приводит дополнительному использованию растениями азота почвы. В азотном пуле растений до 1/3 приходится на долю "экстра-азота". Результаты исследований показали, что дополнительное использование азота подзолистых почв определяется степень окультуренности. Азотные удобрения способствуют высвобождению почвенного азота на слабоокультуренных от 9 до 13 кг/га, на среднеокультуренных - от 19 до 39. С увеличением доз внесения азотных удобрений возрастала величина "экстра азота". Поэтому избыточное внесение азотных удобрений на подзолистых почвах, характеризующихся низкой буферностью, приводит к отрицательному их воздействию на почвенную биоту, нарушению их нормального естественного функционировании уменьшению азота в почве. Полученные данные о потреблений растениями азота почвы и удобрений, количественном их соотношений в структуре азотного фонда растений, целесообразно использовать для нормирования доз азотных удобрений под планируемый урожай. На подзолистых старопахотных средне окультуренных суглинистых почва при обеспечении легкогидролизуемым азотом (по Тюрину) 5-10 мг N/ 100 г, предполагается компенсировать за счет удобрений 28-31 % планируемого выноса азота с урожаем, на слабоокультуренных - при низкой обеспеченности азотом до 5 мг N/100 г - 49-52%. Таким образом, азотные удобрения на подзолистых почвах с низкой емкостью биологического круговорота становятся мощным биогеохимическим фактором. Это обусловлено тем, что азот в этих почвах находится в первом минимуме и его дефицит, наряду с недостаточной и неустойчивой теплообеспеченностью, снижает продуктивность северных агроценозов, к тому же избыток азотных удобрений приводит к усилению минерализации природных запасов органических азотистых соединений, к деструкции почв, ослаблению механизмов самовосстановления почвенных процессов. Биоклиматические условия и рельеф агроландшафтов зоны определяют особенности азотного цикла в пахотных подзолистых почвах: незначительное вымывание его из пахотного слоя, высокие газообразные потери, особенно в пару, низкие коэффициенты использования азота удобрений растениями. При функционировании агроценозов на склонах важным компонентом цикла азота (расходной части его баланса) является сравнительно высокий латеральный вынос с поверхностным стоком.
Логотип -
Начало -
Общие
сведения -
Структура -
Научная деятельность 3321 посещений с 25.05.2001 |