Агрохимия, 2021, № 12, стр. 3-14

ВВЕДЕНИЕ

На дерново-подзолистых [1–4] и серых лесных почвах Верхневолжья [5–7] выявлена определяющая роль азотных удобрений в повышении урожайности полевых культур различных севооборотов. На серых лесных почвах главенствующее влияние на урожай и его качество оказывали запасы нитратного азота в слое 0–40 см почвы, накопленные в ранних фазах роста и развития возделываемых культур. В какой-то мере это объясняется тем, что при температурах >10°С растения потребляют преимущественно нитратную форму азота [8]. Однако исследованиями Д.Н. Прянишникова [9] выявлена возможность поглощения растениями как нитратного, так и аммонийного азота. Оптимум поглощения N-NH₄ наблюдают при рН ≈ 7.0, N-NO₃ – при слабокислой реакции среды. Эти исследования проведены преимущественно в водных культурах. В полевых же условиях отмечают весьма сложные процессы трансформации вносимых удобрений, которые далеки от наблюдаемых в водных культурах.

На серых лесных почвах Верхневолжья в 8- и 7-польных севооборотах установлена тесная степенная или гиперболическая связь средней ежегодной их продуктивности с величиной средних запасов нитратного азота в слое 0–40 см почвы в ранний период вегетации культур [10]. Такие же взаимосвязи наблюдали между первым параметром и суммой запасов нитратного и аммонийного азота в жидкой фазе почвы (мобильным фондом азота) в тот же срок. Содержание аммонийного азота в ней оценивали расчетным путем. При этом коэффициент использования запасов N‑NO₃ был в 3–5 раз более высоким, чем N-NH₄. Об этом судили по размерам снижения запасов этих форм азота в середине вегетации культур по сравнению с ее началом [10]. Более высокое использование растениями азота нитратов почвы можно объяснить полным его нахождением в жидкой фазе почвы, аммонийного азота – частичным. Слабое влияние аммонийного азота почвы на урожайность культур зернотравянопропашного севооборота было установлено ранее в работе [11].

В настоящее время в агрохимических исследованиях аммонийный азот почвы определяют после вытеснения его 1 М раствором KCl [12], т.е. сумму ионов NH$_{4}^{ + }$, поглощенных обменным комплексом и находящихся в жидкой фазе. В то же время концентрацию и запасы аммонийного азота в жидкой фазе почвы можно непосредственно определить и с помощью ионоселективного электрода на ионы NH$_{4}^{ + }$.

Цель работы – оценка влияния запасов нитратного и аммонийного азота, формирующихся в ранние сроки вегетации возделываемых культур при применении различных доз азота минеральных и органических удобрений, в процессе питания ими растений в зависимости от физико-химических свойств и гранулометрического состава почв Верхневолжья.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследование выполняли на серых лесных и дерново-подзолистых почвах Верхневолжья. Серые лесные почвы Верхневолжья (на примере серых лесных почв Владимирского ополья) в слое 0–40 см характеризовались средне- и тяжелосуглинистым гранулометрическим составом [10]. Верхние пахотные горизонты опытного стационара имели высокую емкость катионного обмена (25.2–27.0 мг-экв/100 г почвы), варьирующую гидролитическую кислотность (3.2–4.6 мг-экв/100 г), содержание гумуса 2.88–3.51%. Степень насыщенности основаниями менялась от 83.0 до 87.3%. Почвообразующая порода представлена лессовидными карбонатными покровными отложениями тяжелосуглинистого и глинистого гранулометрического состава.

В илистой фракции пахотного слоя содержание смешано-слойных образований (слюда-смектиты и хлорит-смектиты), которые способны к набуханию и пептизации, изменялась от нескольких до 25–30% [13, 14]. В иллювиальных горизонтах концентрация этих глинистых минералов увеличивалась до 30–64%. В пахотном слое по сравнению с иллювиальными горизонтами в илистой фракции было заметно повышено содержание гидрослюд (47–75 против 28–43%), в меньшей мере – хлоритов и каолинитов (20–30 против 18–24%).

Стационарный опыт, заложенный в 1991–1993 гг. [11], развернут в 3-х полях. В 1-й ротации чередование культур было следующим: 1 – занятой пар (викоовсяная смесь), 2 – озимая рожь, 3 – картофель, 4 – овес с подсевом трав, 5 – травы 1-го года пользования, 6 – травы 2-го года пользования, 7 – озимая рожь, 8 – ячмень. Повторность опыта трехкратная, площадь делянок 100 м² (5 м × 20 м). Площадь учетной делянки при уборке зерновых – 44 м², картофеля – 28 м². Урожайность однолетних и многолетних трав учитывали парцеллярным способом.

В занятом пару 1-й ротации провели известкование по полной гидролитической кислотности. На его фоне изучали влияние различных доз подстилочного навоза КРС (0, 40, 60 80 т/га), вносимого под озимую рожь после уборки занятого пара, и минеральных удобрений, их сочетания на агрохимические свойства серых лесных почв. Содержание азота в 1 т навоза КРС, внесенного в 1-й по 4-ю ротациях, составило соответственно 4.5, 4.2, 4.6 и 4.4 кг. Во 2-й по 4-ю ротации исследования вели при последействии известкования.

В 1-й ротации в качестве одинарной дозы удобрений под зерновые, однолетние и многолетние травы вносили Р40K40 и N40P40K40, под картофель – Р60K80 и N60P60K80. Под травы 1-го года пользования во всех ротациях в качестве двойной дозы применяли N40P80K80.

Во 2-й ротации одинарную и двойную дозы NPK под однолетние травы заменили на N60 и N75, фосфорно-калийные удобрения не применяли. Под яровую пшеницу, идущую после трав 2-го года пользования, в качестве одинарных доз использовали Р60K60 и N60P60K60. В 3-й и 4-й ротациях 7-польного севооборота под зерновые культуры и травы 1-го и 2-го года пользования в качестве одинарных доз использовали Р40K40 и N40P40K40.

Исследование по влиянию куриного помета на изменение различных форм азота и физико-химических свойств верхних слоев почвы выполняли на дерново-слабоподзолистой почве Пошехонского р-на Ярославской обл. Верхний гумусовый горизонт почвы (0–28 см) представлен крупно-пылеватым легким суглинком (содержание частиц <0.01 мм равно 22.4, ила – 6.9%), в А2В горизонте (28–43 см) содержание физической глины увеличилось до 33.6, ила – до 19.9%. Содержание гумуса в верхнем слое было равно 1.05%, в А2В-горизонте – 0.54%. Емкость катионного обмена в них соответственно составила 13.3 и 18.7, в более глубоких слоях увеличивалась до 23.9–25.9 мг-экв/100 г почвы [15]. Почвообразующая карбонатная порода представлена среднесуглинистыми крупно-пылеватыми отложениями. В илистой фракции преобладали гидрослюды и слюды.

На легких дерново-подзолистых почвах Мещеры изучали взаимосвязь между содержаниями аммонийного азота почвы в 1 М KС1 и водной (1 : 1) вытяжках [16].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Обобщение результатов изучения изменения средней ежегодной продуктивности севооборотов [5, 10, 11] в зависимости от систем удобрения показало определяющее влияние азота минеральных удобрений и навоза на этот параметр (табл. 1). На их долю приходилось от 89 до 95% вариации средней продуктивности севооборотов. Учет применения фосфорно-калийных удобрений повышал тесноту связи на 4.3–7.4%.

Так как с ростом доз азота минеральных удобрений их повышающее урожайность культур действие снижается (при постоянстве действия органических удобрений), то эквивалент минеральных удобрений (ЭМУ) навоза по азоту не является постоянной величиной. Он возрастал с 0.38–0.54 до 0.45–0.61 и 0.48–0.72 для доз внесения навоза 40, 60 и 80 т/га за ротацию севооборота. Расчет ЭМУ навоза по азоту, исходя из линейных зависимостей средней продуктивности севооборота от среднегодовых доз применения удобрений, завышал этот параметр. Более высокое влияние на продуктивность и урожайность культур севооборотов азота минеральных удобрений по сравнению с азотом органических может свидетельствовать о существенном вкладе внесенных органических удобрений в повышение и сохранение содержания гумуса в почве.

С целью выявления роли подвижных форм азота в питании возделываемых культур была изучена динамика содержания и запасов нитратного и аммонийного азота в слое 0–40 см почвы в течение вегетации. Азотные минеральные удобрения в подкормку многолетних трав и озимых культур вносили после схода снега и подсыхания почвы, под яровые зерновые и однолетние травы – после закрытия влаги. В ранневесенний период при быстром нарастании температур воздуха и оптимальной влажности почвы происходила трансформация внесенных азотных минеральных удобрений в нитратную форму, а органического вещества удобрений и почвы – в аммонийную и нитратную формы. Поэтому к периоду отрастания трав и озимых культур, всходов яровых зерновых культур и однолетних трав обычно формировались их максимальные запасы. В последующий период до колошения зерновых культур, бутонизации и цветения бобовых в посевах многолетних трав происходило интенсивное поглощение элементов питания возделываемыми культурами (конец июня–начало июля). Запасы подвижных форм азота в почве резко снижались. Ко времени уборки они чаще всего несколько возрастали.

Показано (табл. 2), что запасы нитратного азота в слое 0–40 см почвы в период всходов или возобновления вегетации культур были наиболее высокие (42.2–160 кг/га). В вариантах без применения азотных минеральных и органических удобрений они были наименьшими (42.2–44.1 кг/га). Несколько повышались они при применении навоза КРС в разных дозах (до 46.5–51.3 кг/га) и его сочетания с фосфорно-калийными удобрениями (до 47.1–56.8 кг/га). Наиболее существенное увеличение этой формы азота происходило при использовании одинарной дозы NPK (до 90 кг/га), ее сочетании с органическими удобрениями (97.5–111 кг/га). При применении двойной дозы NPK эти параметры возросли до 123 и 144–160 кг/га соответственно.

Во 2-й срок наблюдений (колошение, бутонизация и цветение) по сравнению с 1-м отметили снижение запасов N-NO₃ до 18.1–50.6 кг/га (или в 2.1–3.2 раза), обусловленное интенсивным поглощением N-NO₃ вегетирующими растениями. После уборки урожая запасы этой формы азота несколько возросли.

Запасы N-NН₄ в слое 0–40 см в 1-й срок наблюдений варьировали в более узких пределах (от 96 до 136 кг/га). С повышением уровня интенсификации они увеличились всего в 1.4 раза, в то время как запасы N-NO₃ – в 3.8 раза. Во 2-й срок отбора образцов по сравнению с 1-м снижение запасов N-NН₄ составило всего 8.0–33.1 кг/га. Это было обусловлено как поглощением аммонийного азота растениями, так и внутриагрегатным его вхождением в поглощающий комплекс в более засушливый период вегетации культур [7]. После их уборки по сравнению со 2-м сроком запасы N-NН₄ в почве повышались до уровня, который был близок к исходным запасам (1-й срок).

Сравнение данных табл. 1 и 2 показало, что определяющее влияние на продуктивность культур севооборота оказывали запасы нитратного азота в слое 0–40 см почвы, накопленные в ранний период вегетации культур. Их снижение во 2-й срок наблюдений по сравнению с 1-м росло с повышением продуктивности севооборота. В этот период размеры снижения запасов N-NН₄ в 1.7 (без удобрений), в 2.0–2.3 (при применении органических удобрений), в 6.9–7.6 (NPK), в 2.2–3.4 (NPK + навоз) раза были более низкие, чем запасов N-NO₃. Поэтому взаимосвязь продуктивности севооборота с запасами нитратного азота в слое 0–40 см в ранний период вегетации культур можно описать разными функциями, различающимися теснотой связи (табл. 3). В 1-й и 2-й, 3-й ротациях более тесная связь этих параметров (R² > 0.9) была установлена по квадратичной, степенной и гиперболической зависимостям, в 4-й ротации – квадратичной.

Определяющая роль нитратного азота в питании растений обусловлена полным нахождением его в жидкой фазе почвы. Аммонийный же азот переходит в нее частично. В работе [10] было предложено определять содержание и запасы N-NН₄ расчетным путем, считая одинаковыми коэффициенты использования растениями нитратного и аммонийного азота жидкой фазы. Коэффициент использования запасов нитратного азота находили делением размеров снижения их во 2-й срок наблюдений по сравнению с 1-м на их исходные запасы (1-й срок). Запасы N-NН₄ в жидкой фазе почвы рассчитывали делением размеров снижения запасов аммонийного азота во 2-й срок по сравнению с 1-м (табл. 2) на коэффициент использования нитратного азота. Сумму нитратного и аммонийного азота в жидкой фазе назвали мобильным фондом (МФ) азота. Уравнения взаимосвязи и их теснота между средней продуктивностью севооборота и МФ азота представлены в табл. 4.

Теснота связи средней продуктивности севооборотов со средними запасами нитратного азота в ранний период вегетации культур (табл. 3), с одной стороны, а также с МФ азота в тот же срок наблюдений, с другой стороны (табл. 4), была близкой. Это позволило использовать для прогнозирования урожайности отдельных культур на серых лесных почвах Верхневолжья только величины запасов нитратного азота [17].

В настоящее время имеется возможность более корректно судить о содержании N-NH₄ в жидкой фазе почвы при прямом определении ионов NH$_{4}^{ + }$ с помощью ионоселективного электрода. Для этой цели использовали пленочный электрод ЭЛИС-121 NH₄.

На образцах конца 2-й ротации 8-польного севооборота (2007 г.) в работе [16] была изучена взаимосвязь между содержаниями аммонийного азота в почве (солевая вытяжка 1 М раствором KС1) и водной вытяжке при соотношении почва : вода = 1 : 1. Анализы выполнены в 2018 г. В слое 0–20 см содержание аммонийного азота в почве в вариантах опыта варьировало от 4.17 до 6.92, в водной вытяжке – от 0.137 до 0.413 мг/100 г почвы, в слое 20–40 см – соответственно от 2.70 до 5.64 и от 0.053 до 0.261 мг/100 г почвы. Для слоев 0–20 и 20–40 см почвы установлена тесная линейная связь между содержаниями аммонийного азота в почве (метод индофеноловой зелени) и водной вытяжке:

где У_0–20 и У_20–40 – содержание N-NH₄ в водной вытяжке (1 : 1) соответственно в слоях почвы 0‒20 и 20–40 см, мг/100 г почвы; х – содержание N-NH₄ в почве в соответствующих ее слоях, мг/100 г почвы.

Степень перехода N-NH₄ почвы в жидкую фазу (w, %) варьировала от 3.3 до 6.1% в слое 0–20 см, и от 1.7 до 4.6% в слое 20–40 см.

В почвенных образцах, отобранных в середине вегетации овса (1994–1995 гг.) и ячменя (1998–1999 и 2006–2007 гг.) с полей 1 и 2, в 2019 г. также были проведены исследования взаимосвязи содержания аммонийного азота в почве и водной вытяжке [7]. Было выявлено, что после длительного хранения образцов содержание N-NH₄ в их солевой вытяжке увеличивалось в 1.5–3.0 раза и более, чем в год отбора и анализа образцов. Различия были больше в острозасушивые годы. Это позволило предположить, что в такие годы может происходить интенсивное внутриагрегатное поглощение ионов аммония обменным комплексом серых лесных почв Владимирского ополья.

Доля перехода аммонийного азота почвы в жидкую фазу в 1-й и 2-й ротациях 8-польного севооборота в середине вегетации возделываемых культур в слое 0–20 см почвы варьировала от 2.5 до 5.8%, в среднем составила 4.4% [7]. В то же время снижение запасов N-NH₄ во 2-й срок наблюдений по сравнению с 1-м в слое 0–40 см было более высоким (от 7.5 до 15.6%). Эти различия свидетельствовали о том, что уменьшение запасов N-NH₄ во 2-й срок наблюдений по сравнению с 1-м (табл. 2) происходило не только в результате использования аммонийного азота растениями, но и за счет его внутриагрегатного поглощения обменным комплексом почвы во 2-й срок наблюдений.

По сравнению с 1-й и 2-й ротациями в 3-й ротации резко снизилась степень перехода аммонийного азота в жидкую фазу (с 4.4 до 2.5%) [7], в 4-й ротации – как содержание и запасы N-NH₄ в почве, так и степень его перехода в жидкую фазу (табл. 5). В 4-й ротации по сравнению с 3-й в слое 0–40 см почвы произошло уменьшение запасов аммонийного азота более чем в 2 раза (табл. 2, 5).

Последействие органических удобрений и действие минеральных повышало степень перехода N-NH₄ почвы в жидкую фазу (табл. 6). Для слоев 0–20 и 20–40 см почвы в образцах 2007 и 2020 гг. была установлена тесная линейная связь содержания N-NH₄ в почве (6.92 > х > 0.77, мг/100 г почвы) с размерами его перехода в водную вытяжку (W, %):

Она подтвердила высокую прочность связи ионов аммония поглощающим комплексом серых лесных почв ополья, характеризующихся средне- и тяжелосуглинистым гранулометрическим составом с высоким содержанием в илистой фракции гидрослюд и смешано-слойных глинистых образований (слюда-смектиты и хлорит-смектиты).

Из-за невысокой степени перехода аммонийного азота в жидкую фазу серых лесных почв ополья его роль в питании растений азотом существенно более низкая, чем нитратного. В то же время, как следует из данных табл. 1 и 3, угловые коэффициенты при “х” в линейных уравнениях зависимости продуктивности севооборотов от запасов нитратного азота в слое 0–40 см почвы, когда в его накоплении участвовали органические и азотные минеральные удобрения, в среднем в 1.17–1.21 раза более низкие, чем при “х₂” (влияние только азота внесенных минеральных удобрений, табл. 1). Поэтому была проведена оценка влияния среднегодовых доз азота с внесенными органическими и минеральными удобрениями на запасы нитратного азота в слое 0–40 см почвы в ранний период вегетации культур (табл. 7). Показано, что 1 кг азота внесенных органических удобрений в слое 0–40 см почвы в 1-й и 2-й ротациях обеспечивал накопление 0.18 кг нитратного азота, а 1 кг азота минеральных – 1.26 кг. В 3-й и 4-й ротациях севооборота величина накопления нитратного азота от 1 кг азота навоза повысилась с 0.18 до 0.35 и 0.39 кг, 1 кг азота аммиачной селитры – с 1.26 до 1.27 и 1.30 кг соответственно.

Более низкие размеры накопления N-NO₃ в 1-й и 2-й ротациях севооборота от 1 кг азота органических удобрений были обусловлены тем, что содержание и запасы N-NH₄ в почве были более высокими (174–201 кг/га) [7], чем в 3-й (96–136 кг/га) и 4-й (45–62 кг/га) ротациях (табл. 2 и 5). Соответственно в 1-й и 2-й ротациях были более высокими и размеры перехода N-NH₄ в жидкую фазу. Это вело к их активной нитрификации в ущерб процесса трансформации органических удобрений. Высокое содержание N-NH₄ в почве в течение 1-й и 2-й ротаций севооборота было следствием избыточного применения удобрений на почвах Владимирского ополья в конце 1980-х гг. Влияние нитратного азота, полученного при трансформации оставшихся в почве запасов N‑NH₄ и азота органических удобрений приписывалось действию навоза КРС на продуктивность культур севооборота в 1-й и 2-й ротациях (табл. 1). В результате этого ЭМУ навоза по азоту составлял 0.47–0.56.

В 4-й ротации запасы аммонийного азота в почве резко снизились, уменьшались и размеры его перехода в жидкую фазу почвы. Поэтому до периода активной вегетации полевых культур более интенсивно проходила трансформация азота навоза в аммонийную и нитратную формы. Отчасти этому способствовало и изменение климатических условий в сторону потепления.

Показано, что с повышением доз применения органических удобрений возрастало накопление нитратного азота от 1 кг азота. Очевидно, рост концентрации органического вещества обеспечивал повышение микробиологической активности серой лесной почвы.

От 1 кг азота минеральных удобрений происходило увеличение запасов N-NO₃ > 1 кг, что было связано с явлением образования экстра-азота. Он формируется при трансформации мобильного пула азота [10, 18], в котором определяющая роль принадлежит азоту минеральных удобрений.

Из сравнения данных табл. 1 и 7 видно, что ЭМУ навоза по азоту существенно больше, чем увеличение запасов N-NO₃ от 1 кг азота органических удобрений в 3-й и 4-й ротациях 7-польного севооборота. Это обусловлено тем, что внесенные органические удобрения в летне-осенний период активно минерализуются, и в весенний период нитратный азот интенсивно передвигается глубже 40 см с талыми водами [19]. Азотные минеральные удобрения вносили весной после схода талых вод, и размеры их передвижения в подпахотные слои заметно снижались. Это подтверждено данными распределения нитратного азота в 1-метровом слое почвы (табл. 8). При применении азотных удобрений (N_аа) бóльшая часть нитратного азота (61–77%) в ранний период вегетации культур распределялась в слое 0–40 см почвы. Но даже при применении азотных удобрений в слое 40–100 см почвы может находиться 23–39% запасов нитратного азота, которые используются возделываемыми культурами в более поздние сроки их вегетации. Это объясняет различия угловых коэффициентов при “х” (табл. 3) и “х₂” (табл. 1) линейных зависимостей средней продуктивности севооборотов от среднегодовых запасов нитратного азота в слое 0–40 см почвы и доз внесения азота аммиачной селитры.

Так как в самой аммиачной селитре половина азота представлена нитратным, другая половина – аммонийным азотом, то эффективность азота навоза по сравнению с аммонийным азотом селитры в 3-й и 4-й ротациях составила:

Эта величина близка к показателям ЭМУ навоза по азоту, представленным в табл. 1. За 3-ю и 4-ю ротации она повышалась с ростом доз навоза КРС от 40 до 80 т/га за ротацию от 0.45 до 0.62. За 1-ю и 2-ю ротации данные ЭМУ навоза по азоту также были близкими (0.47–0.56).

В работе [15] на дерново-слабоподзолистой почве легко- и среднесуглинистого гранулометрического состава Ярославской обл. изучали влияние куриного помета на изменение физико-химических и агрохимических свойств. В слое 0–40 см почвы выявлено высокое комплексное действие этого удобрения: повышение рН_KCl и снижение гидролитической кислотности, повышение обеспеченности подвижными формами фосфора и обменным калием, запасами аммонийного и нитратного азота. Это позволило повысить урожайность яровых зерновых культур до 5–9 т/га.

Для слоев 0–20, 20–30 и 30–40 см почвы было изучено действие и последействие куриного помета, внесенного в слой 0–20 см, на степень перехода N-NH₄ в жидкую фазу (водную вытяжку 1 : 1, w, %) от содержания его в почве (18 > x > 0.5 мг/100 г почвы). В составе илистой фракции преобладали гидрослюды и слюды. Степень перехода “w” варьировала при действии помета от 0.3 до 33%, при его последействии – до 2.7%. Связь между параметрами была следующей:

Более высокая величина углового коэффициента при “х” (1.70) для дерново-подзолистой почвы, чем для серой лесной (0.74, уравнение 3), свидетельствовала о менее прочной связи ионов аммония с ППК первой почвы. Очевидно, что роль аммонийного азота почвы в питании культур возрастает с ростом степени его перехода в жидкую фазу: слабая – <5%, средняя – от 5 до 10%, высокая – от 10 до 15%, очень высокая – >15%.

Для изученных дерново-подзолистых легко- и среднесуглинистого состава почв соответствующие параметры степени перехода аммонийного азота в жидкую фазу будут достигаться при содержании N-NH₄ в почве <2.5, от 2.5 до 5.5, от 5.5 до 8.5 и >8.5 мг/100 г. Подобные исследования были проведены и для легких дерново-подзолистых почв Мещеры (табл. 9) [16].

Изученные почвы характеризовались варьированием по профилю емкости катионного обмена (сумма поглощенных оснований и гидролитической кислотности) от 2.0 до 14.6 мг-экв/100 г, физической глины – от 1.4 до 22.5%, содержанием аммонийного азота – от 0.78 до 5.0 мг/100 г почвы.

Переход N-NH₄ почвы в жидкую фазу без применения удобрений варьировал от средней (Апах-горизонты и слои почвы глубже 1 м) до высокой и очень высокой степени (в слоях (20–30)–(46–80) см). Степень перехода возрастала с уменьшением емкости катионного обмена и содержания частиц <0.01 мм. Взаимосвязь между этими параметрами была на уровне средней (r = 0.622, n = 13). Это позволяло рассматривать их в качестве самостоятельных взаимодействующих факторов.

Коррелятивная связь степени перехода аммонийного азота почвы в жидкую фазу (w, %) как с емкостью поглощения (х₁, мг-экв/100 г почвы), так и содержанием в ней фракции <0.01 мм (х₂, %) описана следующим уравнением:

Рассчитанные по уравнению 5 величины степени перехода N-NH₄ почвы в водную вытяжку для дерново-подзолистых почв были близки к экспериментальным данным.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, для серых лесных почв Владимирского ополья выявлено определяющее влияние применения подстилочного навоза КРС и азотных удобрений в составе полного минерального на продуктивность культур 8- и 7-польных севооборотов. Доля вариации от их использования менялась от 89.1 до 94.7%, а от фосфорно-калийных удобрений не превышала 7.4%. Эквивалент минеральных удобрений (ЭМУ) доз навоза 40, 60 и 80 т/га, внесенных в занятом пару, составлял соответственно 0.38–0.54, 0.45–0.61 и 0.48–0.72.

В результате трансформации внесенных в пару органических удобрений, аммиачной селитры, применяемой весной в подкормку озимых зерновых культур и многолетних трав, перед посевом яровых зерновых культур и однолетних трав, в слое 0–40 см почвы в ранний период вегетации культур резко повышались запасы N-NO₃ в вариантах с применением азотных минеральных удобрений. Но в середине вегетации возделываемых культур они снижались в несколько раз из-за высокого поглощения растениями. Максимальное снижение запасов аммонийного азота за указанные сроки в 3-й ротации не превышало 26.1%, что подтверждало слабую роль этой формы азота в питании растений.

Основная доля азота удобрений и почвы подвергалась нитрификации в ранние весенние сроки при быстром нарастании температуры воздуха и высокой влажности почвы. Накопленные в ранний период вегетации культур запасы N-NO₃ определяли в основном продуктивность культур. За этот период в слое 0–40 см почвы в среднем за 3-ю и 4-ю ротации 7-польного севооборота 1 кг азота навоза КРС обеспечивал накопление 0.35–0.39 кг N-NO₃, а 1 кг азота аммиачной селитры – 1.27–1.30 кг N-NO₃. Влияние на продуктивность культур севооборота 1 кг азота органических удобрений составляло 55–60% эффекта N-NH₄ аммиачной селитры. В опыте это совпадало с ЭМУ навоза по азоту.

На средне- и тяжелосуглинистых серых лесных почвах слабое влияние N-NH₄ почвы на продуктивность возделываемых культур было обусловлено высокой прочностью связи ионов NH$_{4}^{ + }$ их поглощающим комплексом, характеризующимся высокой емкостью катионного обмена и преобладанием в илистой фракции гидрослюд и смешано-слойных образований (слюда-смектиты и хорит-смектиты). В слоях 0–20 и 20–40 см серой лесной почвы установлена тесная положительная связь содержания N-NH₄ почвы (х, мг/100 г) с его переходом в жидкую фазу (w, %, водную вытяжку 1 : 1). Степень перехода не превышала 5.4%.

Для легко- и среднесуглинистых дерново-подзолистых почв Ярославской обл., характеризующихся емкостью катионного обмена 13.3–18.7 мг-экв/100 г почвы и высоким содержанием во фракции частиц <0.01 мм гидрослюд и слюд, также наблюдали тесную линейную связь между указанными параметрами (х и w). Высокая (15 > w > 10) и очень высокая (w > 15%) степень перехода N‑NH₄ почвы в жидкую фазу отмечена лишь в год действия куриного помета. При его последействии величина w снижалась до 2.7% и менее (низкая степень перехода).

На легких дерново-подзолистых почвах (с содержанием физической глины <22.5%) Мещеры даже без применения удобрений степень перехода N-NH₄ почвы в жидкую фазу изменялась от средней (от 5 до 10%) до высокой и очень высокой. Она увеличивалась с уменьшением емкости катионного обмена и содержания фракции <0.01 мм.

Для диагностики минерального питания растений и оценки обеспеченности подвижными формами азота в Нечерноземье средне-, тяжелосуглинистых и глинистых почв необходимо учитывать лишь содержание N-NO₃, легко- и среднесуглинистых кроме концентрации N-NO₃ в год действия органических удобрений необходимо учитывать также содержание N-NH₄, легких песчаных и супесчаных почв – суммарное содержание N-NO₃ и N-NH₄.