В условиях современного земледелия одним из основных факторов формирования качественного урожая стала обеспеченность агрокультур минеральными формами азота. Основными путями решения задачи являются введение парового поля в севооборотах, применение минеральных удобрений, запахивание сидератов, формирование структуры севооборотов, обработка и другие приемы.

Требования к агротехнологиям нового поколения подразумевают наряду с получением урожая заданного количества и качества эффективное использование природного потенциала питательных элементов при условии воспроизводства почвенного плодородия. Значительная часть минерального азота (до 70 %) в питании растений пополняется за счет естественных резервов почвы. Из минеральных удобрений используется в лучшем случае 75 % вносимого азота [1]. Длительный мониторинг плодородия чернозема обыкновенного и южного в Географической сети опытов с системами удобрений свидетельствует о разной степени снижения содержания валового азота почвы в зависимости от вносимых доз минеральных удобрений. Среднегодовое снижение его запасов в слое почвы 0–40 см в зернопаровом севообороте составляет от 15,10 до 30,30 кг/га. Внесение низких и средних доз минерального азота (N15 и N34) активизирует потери общего азота по сравнению с контролем. Применение высокой дозы минеральных удобрений стабилизирует запасы азота почвы [2, 3].

Разная доля пара в севооборотах и их состав определяют остаточное количество свежей растительной органики в почве и ее качественные характеристики. С введением многолетних трав в севообороты снижаются среднегодовые потери валового азота почвы с 27,2 до 21,2 кг/га [4].

Эффективность использования природного потенциала минерального азота почв связана с микробиологической активностью и определяется интенсивностью нитрификации, которая зависит от гидротермического режима, физико-химических условий почвенной среды, количества свежих органических остатков, характера использования пашни, а также определяется календарными сроками отбора образцов [5].

Цель данного сообщения:

– отразить динамику содержания нитратного азота и нитрификационной способности в условиях климатических режимов засушливой степи на черноземе южном под посевами озимой пшеницы;

– показать влияние состава севооборотов на нитрификационную активность почвы и особенности формирования фитомассы и урожая озимой пшеницы в течение вегетационного периода;

– выявить зависимость количественной и качественной характеристик урожая зерна озимой пшеницы от динамики нитрификации и накопления минерального азота в почве под разными севооборотами.

Материалы и методы исследования

Исследования выполнены в экспериментальном хозяйстве ФГБНУ «Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Юго-Востока» в длительном стационарном опыте отдела земледелия по изучению видов полевых севооборотов. Наблюдения за динамикой содержания минерального азота и нитрификационной способностью почвы проводились в севооборотах разной продолжительности с разным набором культур, которые были заложены после двухлетних уравнительных посевов (вика, овес – яровая пшеница мягкая) и развернуты в пространстве и во времени. Зерно-паро-травяной 9-польный (пар черный, озимая пшеница, просо, яровая пшеница мягкая + многолетние травы, многолетние травы 1-го года пользования, многолетние травы 2-го года пользования, яровая пшеница твердая, яровая пшеница мягкая, яровая пшеница мягкая) и 2-польный зерно-паровой (пар черный – озимая пшеница) севообороты были заложены в 1985 г., 7-польный зерно-паровой (пар черный, озимая пшеница, яровая пшеница твердая, просо, яровая пшеница мягкая, яровая пшеница мягкая, яровая пшеница мягкая) – в 1974 г. Повторность вариантов в опыте 3-кратная, площадь делянок 360 м2.

Почва опытного участка – чернозем южный малогумусный среднемощный тяжелосуглинистый с содержанием гумуса в пахотном слое к моменту закладки опыта 4,8–5,1 %, валового азота 0,223 %, фосфора – в пределах 0,12–0,13 %, калия – 1,46.

С целью изучения влияния климатических факторов на особенности формирования запасов минеральных форм азота в условиях засушливых черноземных степей использовались многолетние наблюдения за гидротермическими режимами теплого периода года. В связи с изучением процессов нитрификации использовались среднемесячные показатели по количеству выпавших осадков и температуре за период, предшествующий отбору образцов. Использовались как многолетние, так и сезонные данные по динамике климатических режимов за вегетационный период 2016 г.

Пробы почвы отбирались из пяти точек по каждому варианту в слое почвы 0–30 см с последующим выделением среднего образца, образцы фитомассы и зерна отбирались в трехкратной повторности [6].

Нитрификационная способность после семидневного компостирования почвы и содержание нитратного азота определялись ионометрическим методом [7]. Содержание валового азота – по методу Кьельдаля после кислотного озоления [8].

Результаты исследования и их обсуждение

В условиях засушливого климата региона одним из актуальных вопросов является изучение закономерностей формирования потенциальной способности почвы к нитрификации и накопления запасов минерального азота в период вегетации растений. Эти процессы взаимосвязаны и имеют высокую отрицательную корреляцию в паровых полях (~ 0,9).

Благоприятные климатические условия для развития активной нитрификации на территории засушливых степей региона складываются в период прогревания почвы в весенний период при соответствующей влажности. Для чернозема южного малогумусного среднемощного тяжелосуглинистого оптимальными являются температура – 20–26 °С и влажность – 28,8 %, что составляет 60 % от полной полевой влагоемкости.

Согласно среднемноголетним данным, корреляция климатических режимов и содержания нитратного азота и нитрификационной способности почвы в вегетационный период составляет 0,52–0,56. Однако эта зависимость имеет более сложный характер, что связано с особенностями микробиологической активности почвы и динамикой выноса минерального азота фитомассой и урожаем (табл. 1).