The effect of prolonged anthropogenic pressures on dynamics of nitrogen mineral forms of light gray forest surface-gleyed soil under spring barley
DOI:
https://doi.org/10.32636/01308521.2020-(67)-1-8Keywords:
nitrates, ammonium nitrogen, fertilizers, liming, spring barley, light gray forest surface-gleyed soilAbstract
The main factor in the evolution of the nitrogen fund of soils during their agricultural use is application of organic and mineral fertilizers. The structure, the ratio of the nitrate and ammonium forms of nitrogen change under their influence. On gray forest soils with low humus content the total nitrogen reserves in the humus horizon do not exceed 4–5 t/ha. Due to the high acidity and poor water-air regime the nitrification capacity of these soils is low and crops experience a constant nitrogen deficiency and therefore ones respond well to nitrogen fertilizers.
Systematic combined application of organo-mineral fertilizer systems on acidic light gray forest surface-gleyed soils with application of 10 t of manure on hectare of crop rotation area, one (N65P68K68) and one and a half rate (N105P101K101) of mineral fertilizers on the background of application of 1,0 СаСО3 according to hydrolytic acidity to the most degree contribute to increasing the content of nitrate and ammonium nitrogen throughout the growing season of barley spring (to 68,4–8,17 and 62,4–22,8 mg/kg soil in control without fertilizers 10,9–0,88 and 34,3–18,6 mg/kg) due to increased nitrification and ammonification processes.
Prolonged application of only a mineral fertilizer system on light gray forest surface-gleyed soil does not contribute to the accumulation of the most available form of nitrogen due to the increase in acidity (pHKCl 4,24) and reduction of nitrification processes, but activates accumulation of soil ammonia, which found in absorbate state.
In the case of mineral fertilizer systems, when applying a one-half rate of mineral fertilizers, with application directly under barley spring N120P135K135, with the background of 1,5 n CaCO3 the content of nitrate nitrogen is 56,5 mg kg, which is almost 2 times more than of variant with prolonged application in crop rotation of only mineral fertilizers (28,6 mg/kg), which once again emphasizes the exclusive role of liming in the intensification of nitrification processes on acidic soils where due to the increase in acidity of the soil solution there is no enough accumulation of the most available form of nitrogen.
References
1. Аринушкина Е. В. Руководство по химическому анализу почв. Москва : Издательство МГУ, 1970. 488 с.
2. Вплив добрив у сівозміні на родючість ґрунту і продуктивність культур / С. Е. Дегодюк та ін. Збірник наукових праць Національного наукового центру «Інститут землеробства НААН». 2010. Вип. 4. С. 3–10.
3. Господаренко Г. М. Агрохімія : підручник. Київ : Аграрна освіта, 2013. 406 с.
4. Господаренко Г. М., Прокопчук І. В. Трансформація кислотно-основних властивостей ґрунту за тривалого застосування добрив у польовій сівозміні. Вісник Уманського національ-ного університету садівництва. 2014. № 1. С. 8–12.
5. Динаміка азотного режиму ясно-сірого лісового поверхнево оглеєного ґрунту під кукурудзою залежно від тривалого удобрення і періодичного вапнування / Ю. М. Оліфір та ін. Передгірне та гірське землеробство і тваринництво. 2013. Вип. 55 (1). С. 91–99.
6. Зинковская Т. С. Коэффициент использования азота удобрений озимой рожью и ячменем на дерново-подзолистой осушаемой почве. Международный научно-исследовательский журнал. 2015. Вып. 3 (34), ч. 2. С. 20–21.
7. Кирильчук А. А., Бонішко О. С. Хімія ґрунтів. Основи теорії і практикум. Львів : ЛНУ імені Івана Франка, 2011. 354 с.
8. Колос М. О. Дослідження азотного режиму та гумусового стану чорноземів звичайних залежно від технологій обробітку ґрунту. Scientific Journal «Science Rise». 2017. № 12 (41). С. 26–29.
9. Котвицький Б. Б. Екстра-азот і калій у дерново-підзолистих ґрунтах Західного Полісся України. Агрохімія і ґрунтознавство. 2013. Вип. 80. С. 44–48.
10. Марчук І. У. Проблеми азоту в землеробстві. Пропозиція. 2010. № 1. С. 62–68.
11. Національна доповідь про стан родючості ґрунтів України / С. А. Балюк та ін. Київ : ВИК-ПРИНТ, 2010. 111 с.
12. Новоселов С. И., Завалин А. А. Экспресс-метод определения нитратного азота в почве. Агрохимия. 1996. № 6. С. 96–102.
13. Носко Б. С. Азотний режим ґрунтів і його трансформація в агроекосистемах. Харків : Міськдрук, 2013. 130 с.
14. Термодинамічні принципи збереження амонійного азоту в ґрунтовому середовищі дерново-підзолистого ґрунту / Н. Ф. Чешко та ін. Елементи регуляції в рослинництві : зб. наук. пр. / за ред. В. П. Кухаря. Київ : ВП «Компас», 1998. С. 106–115.
15. A meta-analysis of the effects of nitrogen additions on base cations: Implications for plants, soils, and streams / R. W. Lucas et al. Forest Ecology Manage. 2011. Vol. 262. P. 95–104.
16. Comparison of lime- and biochar-mediated pH changes in nitrification and ammonia oxidizers in degraded acid soil / N. Teutscherova et al. Biology and Fertility of Soils. 2017. Vol. 53 (7). P. 811–821. DOI: 10.1007/s00374-017-1222-0.
17. Diacono M., Montemurro F. Long-term effects of organic amendments on soil fertility. A review. Agronomy for Sustainable Development. 2010. Vol. 30 (2). P. 401–422.
18. Dresler S., Bednarek W., Tkaczyk P. Nitrate nitrogen in the soils of eastern Poland as influenced by type of crop, nitrogen fertilisation and various organic fertilizers. Journal of Central European Agriculture. 2011. № 12 (2). P. 367–379. DOI: 10.5513/JCEA01/12.2.924.
19. Effects of long-term soil acidification due to nitrogen fertilizer inputs in Wisconsin / P. Barak et al. Plant and Soil. 1997. Vol. 197 (1). P. 61–69. DOI: 10.1023/A:1004297607070.
20. Human-induced nitrogen-phosphorus imbalances alter natural and managed ecosystems across the globe / J. Penuelas et al. Nat. Commun. 2013. Vol. 4. No 2934. DOI: 10.1038/ncomms3934.
21. Martyniuk S., Pikula D., Koziel M. Soil properties and productivity in two long-term crop rotations differing with respect to organic matter management on an Albic Luvisol. Scientific Reports. 2019. Vol. 9. No 1879. DOI: 10.1038/s41598-018-37087-4.
22. Nitrogen-climate interactions in US agriculture / G. P. Robertson et al. Biogeochemistry. 2013. Vol. 114. P. 41–70. DOI: 10.1007/s10533-012-9802-4.
23. Norton J., Ouyang Y. Controls and adaptive management of nitrification in agricultural soils. Front. Microbiol. 2019. Vol. 10. No 1931. DOI: 10.3389/fmicb.2019.01931.
24. Pathways of nitrogen utilization by soil microorganisms – A review / D. Geisseler et al. Soil Biology & Biochemistry. 2010. Vol. 42 (12). P. 2058–2067. DOI: 10.1016/j.soilbio.2010.08.021.
25. Sadej W., Przekwas K. Fluctuations of nitrogen levels in soil profile under conditions of a long-term fertilization experiment. Plant, Soil and Environment. 2008. Vol. 54 (5). P. 197–203. DOI: 10.17221/394-PSE.
26. Significant acidification in major Chinese croplands / J. H. Guo et al. Science. 2010. Vol. 327. P. 1008–1010. DOI: 10.1126/science.1182570.
27. Soil acidification from long-term use of nitrogen fertilizers on winter wheat / J. L. Schroder et al. Soil Sci. Soc. Am. J. 2011. Vol. 75. P. 956–961. DOI: 10.2136/sssaj2010.0187.
28. The global nitrogen cycle in the twenty-first century / D. Fowler et al. Philos. Trans. R. Soc. B. Biol. Sci. 2013. Vol. 368. No 20130164. DOI: 10.1098/rstb.2013.0164.
29. Tian D. S., Niu S. L. A global analysis of soil acidification caused by nitrogen addition. Environmental Research Letters. 2015. Vol. 10 (2). No 024019. DOI: 10.1088/1748-9326/10/2/024019.
30. US agricultural nitrous oxide emissions: context, status, and trends / M. A. Cavigelli et al. Front. Ecol. Environ. 2012. Vol. 10. P. 537–546.
31. Xu G. H., Fan X. R., Miller A. J. Plant nitrogen assimilation and use efficiency. Annual Review of Plant Biology. 2012. Vol. 63. P. 153–182.
Downloads
Published
Issue
Section
License
Copyright (c) 2020 Ю. М. ОЛІФІР, Т. В. ПАРТИКА, О. С. ГАВРИШКО (Автор)
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
