Влияние ингибитора нитрификации на эффективность азотного удобрения и сохранение плодородия почвы при возделывании риса

УДК 631.445:633.18

влияние ингибитора нитрификации на эффективность азотного удобрения и сохранение плодородия почвы при возделывании риса

Ю.В. КУМЕЙКО, младший научный сотрудник

В.Н. ПАРАЩЕНКО, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник

Н.М. КРЕМЗИН, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник

Всероссийский научно-исследовательский институт риса, пос. Белозерный, 3, Краснодар, 350921, Российская Федерация

Резюме. Из удобрений, используемых под рис, ведущая роль принадлежит азотным. Непроизводительные потери азота за вегетационный период могут достигать 70% и более. Целью исследований было изучение влияния ингибитора нитрификации АТГ(4-амино - 1,2,4- триазола) на содержание нитратного и аммонийного азота в почве, повышение эффективности удобрений и урожайности риса при сохранении плодородия почвы. Полевые опыты проводили на рисовойлугово-чернозёмной почве во ВНИИ риса и ЭСП «Красное». Схемы опыта № 1: Pa(ftw - фон; фон + N120 (перед посевом риса); фон+N0 (перед посевом риса)+Nm (в фазу 5-6 листьев); фон + N120 + ингибитор нитрификации АТГ - перед посевом риса. Схема опыта №2: контроль - Nt2ip90Kf0; N1200P!0Kf0+ ингибитор нитрификации АТГ. Совместное применение ингибитора нитрификации с азотным удобрением позволяет сократить потери нитратного азота на 0,28-0,68мг/100 г и увеличить количество аммонийного на 1,31 и 0,06 мг/100 г, по сравнению с основным и дробным внесением, повышает коэффициент использования азота до 30,0%. Одновременно с этим увеличивается негидроли-зуемый остаток в составе гумуса, что способствует сохранению плодородия рисовой почвы. Урожайность риса при использовании ингибитора нитрификации АТГ возросла на 0,46 т/га, что обеспечило окупаемость единицы внесенного азота удобрения урожаем основной продукции в 91,3 кг зерна/кг N. Совместное применение ингибитора нитрификации с азотным удобрением способствует поддержанию более высокого уровня содержания обменного аммония в почве, а также снижению количества нитратов. Ключевые слова: рис, азотное удобрение, ингибитор нитрификации, урожайность, плодородие.

Для цитирования: Кумейко Ю.В., Паращенко В.Н., Кремзин Н.М. Влияние ингибитора нитрификации на эффективность азотного удобрения и сохранение плодородия почвы при возделывании риса // Достижения науки и техники АПК. 2015. Т. 29. № 12. С. 85-87.

Главная роль в азотном питании растений риса принадлежит обменному аммонию, так как нитраты не закрепляются в почвенном поглощающем комплексе и теряются со сбросными водами при возделывании риса [1, 2].

Для снижения потерь азота и обеспечения равномерного питания растений этим элементом, удобрение вносят дробно: непосредственно перед посевом и в виде подкормок, что сопряжено с усложнением технологии и дополнительными затратами [2].

Одним из путей повышения эффективности азотных удобрений и увеличения продуктивности риса служит применение ингибиторов нитрификации. Это химические вещества, которые при внесении в количестве 0,5-2,0% от массы азота удобрений на 1-2 мес. подавляют жизнедеятельность нитрифицирующих микроорганизмов, осуществляющих первый этап нитрификации, и тем самым обеспечивают сохранение азота в почве в аммонийной форме. Затормаживая процесс нитрификации, они способствуют снижению потерь азота, как в газообразной форме, так и от вымывания нитратов, вследствие чего устраняют опасность загрязнения нитратами водных источников [3-7]. В затопленной рисовой почве также

установлено избирательное действие ингибиторов нитрификации на бактерии I фазы автотрофной нитрификации и, как результат консервация N-NH4+ в их присутствии и торможение образования N-N03- [8].

Ранее ингибиторы нитрификации и модифицированная ими мочевина широко применялись в рисоводстве Краснодарского края и экономически себя оправдали [3, 6]. Однако позже (90-е годы), в связи с тем, что в АПК России в общем и в рисоводстве в частности наблюдался глубокий спад производства и развивались негативные социально-экономические процессы, ингибиторы нитрификации не производились и, соответственно, в рисоводстве не применялись.

В Краснодарском крае сегодня происходит активное развитие рисоводства. В связи с этим возрастает спрос на минеральные и, главным образом, азотные удобрения и способы повышения их эффективности.

Цель исследований - изучить влияние ингибитора нитрификации АТГ (4-амино - 1,2,4-триазол) на содержание нитратного и аммонийного азота в почве, повышение эффективности вносимого азотного удобрения и урожайность риса при сохранении плодородия почвы.

Условия, материалы и методы. Полевые опыты проводили на рисовых оросительных системах ФГБНУ «ВНИИ риса» (опыт № 1) и ФГУ ЭСП «Красное» (опыт № 2). По агроклиматическому районированию они относятся к III агроклиматическому району Краснодарского края, который характеризуется среднегодовым количеством осадков 643 мм и среднегодовой температурой воздуха +10,8°С, а также средней суммой температур 3567°С за год. Периоды с температурами выше 5 и 10°С длятся, соответственно, 243 и 195 дн. Безморозный период продолжается 185-225 дн. Первые заморозки отмечают уже в третьей декаде октября, а последние - в первой декаде апреля [3]. За период проведения исследований существенных отличий от многолетних данных не наблюдали.

Почва - типичная рисовая лугово-черноземная, характеризуется следующими показателями: рН водной вытяжки 6,9-7,5, содержание гумуса 2,8-3,7%, валового азота 0,200,25%, фосфора 0,17-0,22% и калия 1,47-1,75%. Количество легкогидролизуемого азота 4,5-6,9 мг/100 г, обменного аммония 0,7-1,4 мг/100 г, нитратов 1,2-2,6 мг/100 г, подвижного фосфора 2,1 -2,6 мг/100 г, подвижного калия 30,8-40,9 мг/100 г, обменного натрия - 9,3% [1, 2].

Опыт № 1 по определению влияния ингибитора нитрификации на азотное питание и урожайность риса проводили в двухпольном рисовом севообороте с чередованием рис, пар в 2011-2014 гг. Сорт риса Хазар. Норма высева - 7 млн всхожих семян на 1 га. Площадь делянок: 15 м2 - общая, 12 м2 - учетная, повторность четырехкратная. Схема опыта: P90K60 - фон; фон + N120 (в основное внесение перед посевом риса); фон + N60 (в основное внесение перед посевом риса) + N60 (в фазу 5-6 листьев); фон + N120 + ингибитор нитрификации АТГ (в основное внесение перед посевом риса). Фосфорное и калийное удобрения вносили до посева риса, азотное (карбамид) - согласно схеме опыта. Ингибитор нитрификации АТГ (4-амино-1,2,4-триазол) использовали в виде водного раствора в дозе 1% от азота удобрения (по действующему веществу) с расходом

рабочей жидкости 300 л/га. Заделка в почву удобрений и ингибитора осуществлена одновременно.

С каждой опытной делянки по фазам вегетации (всходы, кущение, цветение) с глубины 0-20 см была отобрана объединенная почвенная проба и проведены анализы для определения содержания обменного аммония -феноловым методом в модификации Кудеярова, нитратов - методом Грандваль-Ляжу [9, 10].

Диагностику азотного питания растений проводили фотометрически в фазы кущения и цветения с помощью прибора «N-тестер» (Minolta SPAD 502) [11].

Уборку урожая проводили малогабаритным комбайном очесывающего типа. Урожайность риса учитывали поделяночно, с приведением полученных данных к стандартным показателям по чистоте (100%) и влажности зерна (14%). Статистическую обработку данных, полученных в результате исследований, проводили методом дисперсионного анализа [12].

Для изучения влияния ингибиторов нитрификации на гумусное состояние рисовой лугово-черноземной почвы в 2011-2012 гг. был проведен полевой опыт №2, схема которого предусматривала следующие варианты: контроль -N120P90K60; N120P90K60 + ингибитор нитрификации АТГ.

На опытном участке по диагонали чека были заложены фиксированные площадки в четырехкратной повторности (где вносили ингибитор нитрификации АТГ в соответствии со схемой опыта). Общая площадь делянок составляла - 25 м2, учетная - 20 м2.

С фиксированных площадок весной (до внесения удобрений, ингибитора нитрификации и посева риса) и осенью (после уборки) с глубин 0-10 см и 20-30 см проводили отбор объединённых почвенных проб, в которых были проведены анализы по изучению группового и фракционного состава гумуса [14].

Для оценки эффективности использования азота рисом рассчитывали окупаемость единицы внесенного азота удобрений урожаем основной продукции (Okn) и коэффициент использования азота из удобрений (КИУ,). Окупаемость удобрений определяли по формуле:

0KN = y+N/ДN

где Okn - окупаемость единицы внесенного азота удобрений урожаем основной продукции, кг зерна/кг N; Y+N - прибавка урожая при внесении удобрений, кг; ДN - доза внесенного азота, кг.

Коэффициент использования азота удобрений рассчитывали по формуле:

КИYN = ((В - В)/Д,)-100,

где КИУ, - коэффициент использования азота из удобрений, %; В - вынос элемента питания с урожаем на удобренном участке, кг/га; В0 - вынос элемента питания с урожаем на участке без удобрений, кг/га; ДN - доза внесенного азота, кг.

В обоих опытах высевали рис сорта Хазар, технология возделывания общепринятая [2].

Результаты эксперимента обрабатывали методом дисперсионного анализа.

результаты и обсуждение. В результате изучения влияния ингибитора нитрификации на содержание подвижных форм азота подтверждено затормаживающее действие этого вещества на процесс нитрификации и сокращение потерь нитратов.

Так в опыте №1, в фазе всходов риса (2-3 листа) их содержание в почве в варианте с применением ингибитора нитрификации было на 0,28-0,68 мг/100 г (33,755,3%) меньше, по сравнению с основным (карбамид без ингибитора нитрификации) и дробным внесением. В фазе кущения (5-6 листьев) при внесении ингибитора

1,5

о о

со О

Z

ф

S X

№ *

а ш ч о О

н

0,5

5

/

н

X1

5

f

/

всходы

кущение

рисунок. Динамика содержания нитратного азота в рисовой лугово-черноземной почве при применении минеральных удобрений и ингибитора нитрификации, мг/100 г (2011-2014 гг.):  - Р90К60 - фон;  - Фон + N120 (основное); щ - Фон + N60 (основное) + N60 (кущение);  - Фон + N120 + ингибитор нитрификации АТГ.

нитрификации эта форма азота уже не обнаруживалась, а при основном и дробном внесении находилась в следовых количествах (см. рисунок).

Применение ингибитора нитрификации не меняло общей закономерности динамики обменного аммония в почве, но поддерживало его количество на более высоком уровне, по сравнению с вариантами без этого препарата (табл. 1).

Таблица 1. динамика содержания обменного аммония в рисовой лугово-черноземной почве при внесении минеральных удобрений и ингибитора нитрификации, мг/100 г

Вариант

Кущение

Цветение

фон

P K

90 60

Фон + N120 (основное) Фон + N62 (основное) + Фон + N + ингибитор нитрификации АТГ НСР „

N60

0,56 2,08 3,33 3,39 0,058

0,41 0,79 1,28 1,42 0,038

В фазе кущения, когда рис наиболее требователен к азотному питанию, внесение ингибитора нитрификации способствовало повышению содержания обменного аммония в почве на 1,31 и 0,06 мг/100г (58,0 и 5,0%), по сравнению с основным и дробным внесением. К фазе цветения количество обменного аммония в почве уменьшается, но положительное действие ингибитора нитрификации продолжает проявляться, что обеспечивает улучшение азотного питания риса, которое зафиксировано результатами растительной диагностики: к фазе цветения обеспеченность растений азотом при использовании изучаемого вещества была больше на 16,0 и 2,0%, по сравнению с основным и дробным внесением.

Обеспеченность азотным питанием растений напрямую связана с их продуктивностью. Урожайность риса при применении ингибитора нитрификации АТГ возросла на 2,43 и 0,46 т/га, по сравнению с основным и дробным внесением азотного удобрения (табл. 2).

Эффективность применения ингибитора нитрификации подтверждается также окупаемостью единицы внесенного азота удобрений урожаем основной продукции и коэффициентом использования азота, которые были на 20,3 кг зерна/кг N и на 8,6% больше, по сравнению с основным, и практически равными этим показателям при дробном внесении (см. табл. 2).

Таблица 2. Урожайность риса и показатели эффективности использования азота рисом при применении ингибитора нитрификации на рисовой лугово-черноземной почве

Вариант

Урожайность, т/га

Ок„ кг зерна/ кг N

КИУЫ

%N

P90K60 - . ф0Н

Фон + N120

Фон + N60 (основное) + N6

Фон + N120 + АТГ

НСР„

5,13 8,53 10,50

10,96 0,390

71,0 87,5

91,3

21,4 29,4

30,0

Таким образом, применение ингибитора нитрификации совместно с азотным удобрением при возделывании риса на рисовой лугово-черноземной почве не оказало влияния на увеличение группы фульвокислот, но положительно повлияло на снижение содержания ее свободной фракции.

Также выявлено увеличение на 0,8% негидролизуе-мого остатка при внесении ингибитора нитрификации, по сравнению с контролем. Вероятно, это обусловлено частичным связыванием подвижных гуминовых кислот минеральной части почвы и накоплением негидроли-зуемых соединений неспецифической природы.

выводы. Внесение ингибитора нитрификации способствует поддержанию более высокого уровня обменного аммония в почве, а также снижает количество нитратов.

Урожайность риса при использовании ингибитора нитрификации АТГ превышала на 0,46 т/га урожайность, полученную при дробном внесении азотного удобрения, которое сегодня широко применяется в рисоводстве. Это обеспечило окупаемость единицы внесенного азота удобрений урожаем основной продукции на уровне 91,3 кг зерна/кг N и коэффициент использования азота 30,0%.

Выявлено увеличение негидролизуемого остатка в составе гумуса рисовой почвы при внесении ингибитора нитрификации, что способствует сохранению плодородия почвы.

Okn - окупаемость единицы внесенного азота удобрений урожаем основной продукции, кг зерна/кг N; КИyN - коэффициент использования азота из удобрений, %

Применение ингибитора нитрификации не привело к отрицательным изменениям качественного состава гумуса. Так, в группе фульвокислот отмечены сезонные изменения. После уборки риса в почве значительно увеличилась фракция свободных фульвокислот, связанная с подвижными R203 и с кальцием. В контрольном варианте опыта в слое 0-10 см за вегетационный период она возросла в 2011 г. на 42,2%, а в 2012 г. на 39,3 %, что на 1,5-3,7% превышает этот показатель, отмеченный в варианте с применением ингибитора нитрификации.

Литература.

1. Паращенко В.Н., Кремзин Н.М., Швыдкая Л.А. Характеристика показателей эффективного плодородия основных подтипов рисовых почв Краснодарского края // Рисоводство. 2011. № 19. С. 57-61.

2. Система рисоводства Краснодарского края: рекомендации / под общ. ред. Е.М. Харитонова. Краснодар: ВНИИ риса, 2011. 316 с.

3. Эффективность ингибитора нитрификации 4-амино-1,2,4- триазол в полевых опытах геосети НИУИФ /Л.А. Горелик, Ф.В. Янишевский, Г.В. Подколзина, В.Г. Водопьянов //Агрохимия. 1990. № 8. С. 20-33.

4. Кумейко Ю.В. Влияние применения ингибитора нитрификации на содержание подвижных форм азота в почве при возделывании риса: мат. VI всеросс. науч.-практ. конф. молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса». Краснодар: КубГАУ, 2012. С. 85-87.

5. Муравин Э.А. Ингибиторы нитрификации. М.: Агропромиздат, 1989. 247 с.

6. Паращенко В.Н. Агроэкологическое обоснование применения ингибиторов нитрификации в рисоводстве // Тез. докл. Всероссийского координационного совещания учреждений географической сети длительных опытов с удобрениями и другими агрохимическими средствами. М.: Агроконсалт, 1998. С. 124-125.

7. Effect of a nitrification inhibitor (DMPP) on nitrate leaching and maize yield during two growing seasons / J.A. Diez-Lopez, P. Harnaiz-Algarra, M. Agrauzo-Sanchez, I. Carrasco-Martin//Span. J. agr. Res. 2008. Vol. 6. No 2. Pp. 294-303.

8. Действие ингибиторов нитрификации на микрофлору лугово-черноземной почвы при возделывании риса / Е. П. Алешин, В.Н. Паращенко, Н.С. Головко, Р.С. Кутузова //Доклады ВАСХНИЛ. 1991. № 7. С. 14-17.

9. Кидин В.В. Практикум по агрохимии. М.: КолосС, 2008. 599 с.

10. Шеуджен А.Х., Бондарева Т.Н. Агрохимия. Методика агрохимических исследований: учебное пособие. Краснодар: Куб Гау, 2015. Ч. 2. 703 с.

11. Паращенко В.Н., Кузнецова О.В. Адаптация метода диагностики обеспеченности риса азотом с использованием «N-тестера» // Современное приборное обеспечение и методы анализа почв, кормов, растений и сельскохозяйственного сырья: мат. междунар. конф. М.: ВНИИА, 2003. С. 123-124.

12. Трубилин И.Т., Шеуджен А.Х., Сычев В.Г. Экономическая и агроэкологическая эффективность удобрений. Краснодар: КубГау, 2010. 114 с.

13. Кононова М.М., Бельчикова Н.П. Ускоренный метод определения состава гумуса минеральных почв // Почвоведение 1961. № 2. С. 75-81.

influence of nitrification inhibitor on efficiency of nitrogen fertilizer

AND SOIL FERTILITY MAINTENANCE DuRING RICE CuLTIVATION

Yu.V. Kumejko, V.N. Parashchenko, N.M. Kremzin

All-Russian Research Institute of Rice Breeding, pos. Belozerny, 3, Krasnodar, 350921, Russian Federation

Summary. Nitrogen fertilizers play a leading role among all fertilizers used at rice cultivation. Unproductive losses of nitrogen during the growing season can reach 70% or more. The aim of the research was to study the effect of nitrification inhibitor ATG (4-amino - 1,2,4-triazol) on the content of nitrate and ammonium nitrogen in the soil, improvement of fertilizer efficiency and rice yields while maintaining soil fertility. Field experiments were carried out on rice meadow-chernozem soil in All-Russian Research Institute of Rice Breeding and EBE "Krasnoe". The scheme of the first experiment was: P90K60-the background; background + N120 (before sowing rice); background + N60 (before rice sowing) + N60 (at the stage of 5-6 leaves); background + N120 + nitrification inhibitor ATG (before rice sowing). The scheme of the second experiment was: the control-N120P90K60; N120P90K60 + nitrification inhibitor ATG. The combined use of the nitrification inhibitor with nitrogen fertilizers allows reducing loss of nitrate nitrogen by 0.28-0.68 mg/100 g and increasing the amount of ammonia by1.31 and 0.06 mg/100 g compared to the main and separate applications, increases the utilization rate of nitrogen to 30.0%. Simultaneously, non-hydrolysable residue in the humus rises, which promotes the maintenance of rice soil fertility. Rice yield increased by 0.46 t/ha with using nitrification inhibitor ATG, which ensured the return of unit of introduced nitrogen fertilizer by production of the main harvest of 91.3 kg grain/kg N. Combined use of nitrification inhibitor together with nitrogen fertilizers helps maintaining higher levels of exchangeable ammonium in soils, as well as reducing the amount of nitrates. Keywords: rice, nitrogen fertilizer, nitrification inhibitor, yield, fertility.

Author Details: Yu.V. Kumejko, junior research fellow (e-mail: julija-kumeiko@mail.ru); V.N. Parashchenko, Cand. Sc. (Agr.), leading research fellow; N.M. Kremzin, Cand. Sc. (Agr.), leading research fellow.

For citation: Kumejko Yu.V., Parashchenko V.N., Kremzin N.M. Influence of Nitrification Inhibitor on Efficiency of Nitrogen Fertilizer and Soil Fertility Maintenance during Rice Cultivation. Dostizheniya naukii tekhnikiAPK. 2015. Vol. 29. No 12. Pp. 85-87 (in Russ.).