CC BY
10
ISSN 1026-2237 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. NATURAL SCIENCE. 2022. No.1
Научная статья
УДК 631.416.1:58.051 (470.67)
doi: 10.18522/1026-2237-2022-1-66-70
АЗОТ В ПОЧВАХ СКЛОНОВЫХ ЭКОСИСТЕМ СРЕДНЕГОРЬЯ ДАГЕСТАНА
Ш.К. Салиховш, Г.Н. Гасанов2, Т.А. Асварова3, М.А. Яхияев4, К.Б. Гимбатова5
1,2, з, 4,5Прикаспийский институт биологических ресурсов Дагестанского федерального исследовательского
центра РАН, Махачкала, Республика Дагестан, Россия
1salichov72@mail.ruB
2nikuevich @mail. ru
3tatacvar@mail. ru
4pazil59@mail.ru
5gimbatova1954@mail.ru
Аннотация. Актуальность настоящей работы определяется первостепенным значением определения содержания и запасов азота в типичных почвах среднегорной подпровинции Дагестана. Общие запасы азота позволяют оценить потенциальное, а легкогидролизуемый азот, который используют растения, - практическое плодородие почв территории. Цель данной работы - определить концентрации легкогидролизуемого и общего азота, их запасов в типичных почвах среднегорной подпровинции Дагестана при их заповедном содержании. Научная новизна - впервые в условиях среднегорья Дагестана установлены запасы почвенного азота. Общий азот определялся фотометрическим методом «индофеноловой зелени» по методу ЦИНАО, легкогидролизуемый азот - по Тюрину и Кононовой. Результаты исследования показали, что более плодородной была горная бурая лесная почва на склоне северной экспозиции горы Маяк, поскольку в ней обнаружено больше гумуса на 14,88 % и легкогидролизуемого азота на 14,38 %, чем в слое 0-20 см горной лугово-степной почвы. Накопление общего азота в верхнем слое 0-20 см составило для горной бурой лесной почвы 0,247 %, а в горной лугово-степной было меньше на 8,81 %. Запасы азота в почвах также различались - меньше запасов в слое 0-20 см на 6,7 и 12,16 % было в горной лугово-степной, соответственно общая и легкогидролизуемая форма. Вероятно, это обусловлено большей крутизной склона южной экспозиции, к которой приурочена горная лугово-степная почва. Большее количество запасов азота в горной бурой лесной почве может быть связано и с расположением ее у подножия леса.
Ключевые слова: горный Дагестан, почвы склонов, горная бурая лесная почва, горная лугово-степная почва, запасы азота
Благодарности: работа выполнена с использованием УНУ «Система экспериментальных баз, расположенных вдоль высотного градиента» Федерального государственного бюджетного учреждения науки Горного ботанического сада Дагестанского научного центра Российской академии наук (УНУ СЭБ ГОРБС ДНЦ РАН).
Для цитирования: Салихов Ш.К., Гасанов Г.Н., Асварова Т.А., Яхияев М.А., Гимбатова К.Б. Азот в почвах склоновых экосистем cреднегорья Дагестана // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. 2022. № 1. С. 66-70.
Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0). Original article
NITROGEN IN THE SOILS OF SLOPE ECOSYSTEMS OF THE MIDDLE MOUNTAINS OF DAGESTAN
Sh.K. Salikhov1B, G.N. Gasanov2, Т.А. Asvarova3, M.A. Yahyaev4, K.B. Gimbatova5
1:2, з, 4,5precaspian Institute of Biological Resources, Dagestan Federal Research Centre, RAS, Makhachkala, Republic
of Dagestan, Russia
1salichov72@mail.ruB
2nikuevich @mail. ru
3tatacvar@mail. ru
4pazil59@mail.ru
5gimbatova1954@mail.ru
© Салихов Ш.К., Гасанов Г.Н., Асварова Т.А., ЯхияевМ.А., Гимбатова К.Б., 2022
ISSN 1026-2237 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. NATURAL SCIENCE. 2022. No.1
Abstract. This work is determined by the primary importance of determining the content and reserves of nitrogen in typical soils of the Middle-Mountain subprovince of Dagestan, since the potential nitrogen reserves are estimated by the total nitrogen reserves, and the practical soil fertility of the territory is estimated by the easily hydrolyzed nitrogen used by plants. The aim of the study - determination concentration of easily hydrolyzable and total nitrogen, their reserves in typical soils of the Mid-Mountain subprovince of Dagestan, with their reserved content, was determined. Scientific novelty. For the first time in the conditions of the Middle Mountains of Dagestan, the reserves of soil nitrogen were determined. Total nitrogen was determined by the photometric method of "indophenol greens " according to the CIAS method, easily hydrolyzable nitrogen according to Tyurin and Kononova.
The results of the study showed that the mountain brown forest soil was more fertile on the slope of the northern exposure of Mount Mayak, since it revealed more humus by 14.88 % and easily hydrolyzable nitrogen by 14.38 % than in the 0-20 cm layer of mountain meadow-steppe soil. The accumulation of total nitrogen in the upper 0-20 cm layer was 0.247 % for mountain brown forest soil, and 8.81 % less for mountain meadow-steppe soil. Nitrogen reserves in soils also differed - less reserves in the 0-20 cm layer were 6.7 % and 12.16 % were in the mountain meadow-steppe, respectively, of the general and easily hydrolyzed form. This is probably due to the steeper slope of the southern exposure, to which the mountain meadow-steppe soil is confined. A large number of nitrogen reserves in mountain brown forest soil may be associated with its location at the foot of the forest.
Keywords: mountainous Dagestan, Mayak mountain, slope, northern exposure, southern exposure, mountain brown forest soil, mountain meadow-steppe soil, nitrogen reserves
Acknowledgments: the study was carried out within System of experimental bases located along the high altitude gradient of the Mountain Botanical Garden, Dagestan Scientific Center, Russian Academy of Sciences.
For citation: Salikhov Sh.K., Gasanov G.N., Asvarova Т.А., Yahyaev M.A., Gimbatova K.B. Nitrogen in the Soils
of Slope Ecosystems of the Middle Mountains of Dagestan. Bulletin of Higher Educational Institutions. North Caucasus Region. Natural Science. 2022;(l):66-70. (In Russ.).
This is an open access article distributed under the terms of Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC-BY 4.0).
Функционирование фитоценозов зависит от плодородия почв, так как из нее растения получают воду, обеспечиваются благоприятными эдафическими условиями и питательными элементами. Значительное влияние на почвенное плодородие оказывает содержание азота в почве, который не накапливается в горных породах [1, 2].
Азот имеет существенное значение для жизнедеятельности растений [3], необходим для биосинтеза фитогормонов, хлорофилла, АТФ, нуклеиновых кислот, аминокислот [4]. Азот увеличивает продуктивность и способствует устойчивости фитоценозов к стрессам [5]. В мире уделяется много внимания проблеме содержания азота в биогеоценозах из-за его глобального значения [6, 7]. Работ, посвященных содержанию и запасам азота в почвах Дагестана, недостаточно для выводов об обеспеченности почв этим элементом [8, 9].
Актуальность настоящего исследования связана со значимостью вопроса определения содержания и запасов азота в почвах, поскольку по общим запасам азота оценивают потенциальное, а по легкогид-ролизуемому азоту - действительное плодородие почв.
Цель исследования - выявление содержания легкогидролизуемого и общего азота, а также их запасов в типичных почвах среднегорья Дагестана, в заповедных условиях.
Объекты и методы исследования
В годы исследований (2012-2019 гг.) средняя температура воздуха составила +8,7 °С. Среднегодовое количество осадков - 544 мм, максимум выпадал весной и летом, средняя влажность воздуха -61 %.
Работа проведена на двух площадках по 100 м2 на северном и южном склонах горы Маяк в средне-горной подпровинции Дагестана, на территории Гунибской базы Горного ботанического сада ДФИЦ РАН. Объектом исследования были почвы: горная бурая лесная олуговелая карбонатная маломощная тяжелосуглинистая на делювиальных глинистых карбонатных отложениях - склон северной экспозиции; горная лугово-степная карбонатная маломощная тяжелосуглинистая на делювиальных плотных известняковых отложениях - склон южной экспозиции. С помощью GPS-навигатора определены географические координаты: 42.40176770 N, 46.91865520 E (участок южного склона, уклон - 25°); 42.40058950 N, 46.91963550 E (участок северного склона, уклон - 15°).
ISSN 1026-2237 BULLETIN OFHIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. NATURAL SCIENCE. 2022. No.1
Проведен отбор образцов каждого типа почв по профилю (0-20, 20-40, 40-60 см). Анализы почв проведены в лаборатории почвенных и растительных ресурсов ПИБР ДФИЦ РАН. Повторность полевых и лабораторных исследований 3-кратная. Общий азот в почве определен фотометрическим методом «индофеноловой зелени» по методу ЦИНАО, легкогидролизуемый методом Тюрина и Кононовой [10]. Запасы азота вычислены по формуле Q = (m • h • d) • 1000, где Q - запасы азота, кг/га для почвенного слоя; m - содержание азота; h - мощность почвенного слоя, см; d - плотность почвенного слоя, г/см3. Анализ данных выполнен при помощи пакета Microsoft Excel 2013. Для выявления уровня значимости различий между показателями плотности, содержания гумуса и азота в почвах был использован t-критерий Стьюдента.
Результаты и обсуждение
Исследователи как в России, так и за рубежом отмечают необходимость определения легкогидро-лизуемого азота почвы для оценки почвенного плодородия [11, 12].
Выявлено, что более плодородной была горная бурая лесная почва, приуроченная к склону северной экспозиции горы Маяк среднегорья Дагестана, поскольку в ней обнаружено больше гумуса на 14,88 % и легкогидролизуемого азота на 14,38 %, чем в слое 0-20 см горной лугово-степной почвы (таблица). Соответственно гумусу и легкогидролизуемой форме азота, валовое количество азота также превалировало в горной бурой лесной почве.
Содержание и запасы общего и легкогидролизуемого азота в почвах среднегорья Дагестана (2012-2019 гг.) / The content and reserves of total and easily hydrolyzable nitrogen in the soils of the Middle Mountains of Dagestan (2012-2019)
Тип почвы Слой почвы, см Плотность, г/см3 Гумус, % ^бщ., % Nr^ap^ мг/100 г Запасы, кг/га
^бщ. Nraap.
Горная бурая лесная 0-20 20-40 40-60 1,02±0,005 1,14±0,004 1,29±0,003 5,56±0,133 2,77±0,014 1,22±0,009 0,247±0,004 0,143±0,0003 0,064±0,0003 13,758±0,296 5,348±0,207 0,813±0,306 5038,8 3260,4 1651,2 280,663 121,934 20,975
Горная лугово-степная 0-20 20-40 1,04±0,004 1,12±0,005 4,84±0,207 2,68±0,027 0,227±0,006 0,141±0,0007 12,031±0,347 4,301±0,258 4721,6 3158,4 250,245 96,342
Установлено, что содержание валового азота в почвах субальпийских лугов Шахдагского парка в верхнем слое составило: горные лугово-степные - 0,42 %; горно-луговые дерновые - 0,45 [13]. Близкими по свойствам к бурым лесным почвам являются коричневые горно-лесные почвы (0,2-0,3 %) и горно-коричневые карбонатные почвы (0,19-0,25 % валового азота) [14].
В исследовании содержание общего азота в верхнем слое 0-20 см составило для горной бурой лесной почвы - 0,247 %, а в горной лугово-степной было меньше на 8,81 %. Общей закономерностью для исследованных почв было то, что с увеличением глубины почвенного профиля содержание легкогидролизуемого и общего азота снижалось.
Выявлено, что различия по плотности, содержанию гумуса, азота в горной бурой лесной и горной лугово-степной почвах статистически значимы при а = 0,05.
В исследованных почвах также обнаружена очень тесная достоверная связь содержания общего и легкогидролизуемого азота с количеством гумуса - г = + 0,995 и г = + 0,997 соответственно.
Запасы азота в почвах различались - меньше запасов было в слое 0-20 см на 6,72 и 12,15 % в горной лугово-степной почве, соответственно общей и легкогидролизуемой форм. Различие в содержании азота связано с содержанием гумуса в почвах, в горной бурой лесной, в слое 0-40 см, его содержание больше на 10,77 %. Вероятно, это обусловлено и большей крутизной склона южной экспозиции, к которой приурочена горная лугово-степная почва, и смывом питательных элементов [15]. Большее количество запасов азота в горной бурой лесной почве может быть связано и с расположением ее у подножия леса.
ISSN 1026-2237 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. NATURAL SCIENCE. 2022. No.1
Заключение
В заповедных условиях накопление и запасы азота в почвах среднегорья Дагестана в 2012-2019 гг. имели следующие показатели:
1. В слое 0-20 см содержание легкогидролизуемого азота было больше на 14,38 % и общего азота на 8,81 % в горной бурой лесной почве.
2. Больше запасов легкогидролизуемого и общего азота было в горной бурой лесной почве (423,6 и 9950 кг/га в слое 0-60 см), что явилось следствием соседства участка с лесным массивом и меньшей крутизной слона (15°). Пониженное количество запасов как гидролизуемого (346,6), так и общего азота (7880 кг/га) в горной лугово-степной почве, видимо, связано с меньшей мощностью почвенного профиля (0-40 см) и крутизной склона (25°), из-за чего, должно быть, происходит смыв почвенного азота.
3. Общей закономерностью для почв среднегорья Дагестана было большее содержание легкогид-ролизуемого и общего азота в слое 0-20 см со значительным уменьшением его вниз по почвенному профилю.
Список источников
1. Койчуманов З.Т. Анализ современного состояния плодородия почв природного парка «Беш-Таш» в Таласской области // Наука, новые технологии и инновации Кыргызстана. 2018. № 4. С. 14-17.
2. Халилов Ф.Д.О., Сулейманова Ф.Ф.К. Горнолесные почвы юго-восточного склона Большого Кавказа и влияние антропогенных факторов на их деградацию (на примере Шамахинского района) // Инновации. Наука. Образование. 2021. № 33. С. 1263-1272.
3. LeBauer D.S., Treseder K.K. Nitrogen limitation of net primary productivity in terrestrial ecosystems is globally distributed // Ecology. 2008. Vol. 3, № 89 (2). Р. 371-379. Doi: 10.1890/06-2057.1.
4. Crawford N.M., Forde B.G. Molecular and Developmental Biology of Inorganic Nitrogen Nutrition // The Ara-bidopsis Book. BioOne. 2002. Vol. 1. Р. e0011. Doi: 10.1199/tab.0011.
5. Chen W., Hou Z., Wu L., Liang Y., Wei C. Effects of salinity and nitrogen on cotton growth in arid environment // Plant and Soil. 2009. Vol. 326, № 1-2. P. 61-73. Doi: 10.1007/s11104-008-9881-0.
6. Stevens C.J. Nitrogen in the environment // Science. 2019. Vol. 363, № 6427. Р. 578-580. Doi: 10.1126/sci-ence.aav8215.
7. Шафран С.А. Баланс азота в земледелии России и его регулирование в современных условиях // Агрохимия. 2020. № 6. С. 14-21. Doi: 10.31857/s0002188120060113.
8. Залибеков З.Г., Биарсланов А.Б. О разнообразии почвенных ресурсов и их роли в создании продовольственной безопасности // Аридные экосистемы. 2016. Т. 22, № 2 (67). С. 5-15.
9. КадималиевМ.М., Ахмедагаев А.М. Состояние плодородия почв Республики Дагестан // Земледелие. 2017. № 7. С. 21-26.
10. Ягодин Б.А., Дерюгин И.П., Жуков Ю.П., Демин В.А., Петербургский А.В., Кидин В.В., Слипчик А.Ф., Ку-люкин А.И., Саблина С.М. Практикум по агрохимии. М.: Агропромиздат, 1987. 512 с.
11. Näfe D., Lerche K. Untersuchunhen auf unorganischen Stickstoff und standortgerechte Düngergaben // Gart-nerpost. 1990. Vol. 26. Р. 25-32.
12. Лукин С.В., Четверикова Н.С., Ероховец М.А. Агроэкологическая оценка содержания азота в сельскохозяйственных растениях и почвах Белгородской области // Науч. ведомости БелГУ. Естеств. науки. 2011. № 21 (116). С. 95-102.
13. Ахмедова Г.М. Экологическая характеристика и охрана почв альпийских и субальпийских лугов Шахдаг-ского национального парка // Междунар. науч.-исслед. журн. 2018. № 3 (69). С. 81-83. Doi: 10.23670/IRJ.2018.69.002.
14. Гусейнова С.М., Джафарова Ч.М., Джафаров А.М. Горно-коричневые почвы южного склона Большого Кавказа // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Естеств. науки. 2019. № 1 (201). С. 56-66. Doi: 10.23683/0321-3005-20191-56-66.
15. Курбанов С.А. Сохранение и повышение плодородия почв - основа увеличения эффективности земледелия Дагестана // Земледелие. 2021. № 4. С. 16-20. Doi: 10.24411/0044-3913-2021-10404.
References
1. Koichumanov Z.T. Analysis of the current state of soil fertility in the Besh-Tash Natural Park in the Talas region.
Nauka, novye tekhnologii i innovatsii Kyrgyzstana = Science, New Technologies and Innovations in Kyrgyzstan. 2018;(4):14-17. (In Russ.).
ISSN 1026-2237 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. NATURAL SCIENCE. 2022. No.1
2. Khalilov F.D.O., Suleymanova F.F.K. Mountain forest soils of the south-eastern slope of the Greater Caucasus and the influence of anthropogenic factors on their degradation (on the example of the Shamakhi district). Innovatsii. Nauka. Obrazovanie = Innovations. Science. Education. 2021;(33):1263-1272. (In Russ.).
3. LeBauer D.S., Treseder K.K. Nitrogen limitation of net primary productivity in terrestrial ecosystems is globally distributed. Ecology. 2008;3(89):371-379. Doi: 10.1890/06-2057.1.
4. Crawford N.M., Forde B.G. Molecular and Developmental Biology of Inorganic Nitrogen Nutrition. The Ara-bidopsis Book. BioOne. 2002J;1:e0011. Doi: 10.1199/tab.0011.
5. Chen W., Hou Z., Wu L., Liang Y., Wei C. Effects of salinity and nitrogen on cotton growth in arid environment. Plant and Soil. 2009;326(1-2):61-73. Doi: 10.1007/s11104-008-9881-0.
6. Stevens C.J. Nitrogen in the environment. Science. 2019;363(6427):578-580. Doi: 10.1126/science.aav8215.
7. Shafran S.A. Nitrogen balance in agriculture of Russia and its regulation in modern conditions. Agrokhimiya = Agrochemistry. 2020;(6):14-21. Doi: 10.31857/s0002188120060113. (In Russ.).
8. Zalibekov Z.G., Biarslanov A.B. Soil resource diversity and its role in food security preservation. Aridnye ekosistemy = Arid Ecosystems. 2016;(6):81-88. Doi: 10.1134/S207909611602013X.
9. Kadimaliyev M.M., Akhmedagaev A.M. Condition of soil fertility in the Republic of Dagestan. Zemledelie = Agriculture. 2017;(7):21-26. (In Russ.).
10. Yagodin B.A., Deryugin I.P., Zhukov Yu.P., Demin V.A., Peterburgskiy A.V., Kidin V.V., Slipchik A.F., Kulyukin A.I., Sablina S.M. Workshop on agrochemistry. Moscow: Agropromizdat Publ.; 1987. 512 р. (In Russ.).
11. Näfe D., Lerche K. Untersuchunhen auf unorganischen Stickstoff und standortgerechte Düngergaben. Gart-nerpost. 1990;26:25-32.
12. Lukin S.V., Chetverikova N.S., Erokhovets M.A. Agroecological estimation of nitrogen content in agricultural crops and soils of Belgorod region. Nauchnyye vedomosti BelGU. Estestvennyye nauki = Belgorod State University Scientific Bulletin. Natural Sciences. 2011;17(21):95-102. (In Russ.).
13. Akhmedova G.M. Ecological characteristics and soil protection of alpine and subalpine meadows of the Shahdag National Park. Mezhdunar. nauch.-issled. zhurn. = International Research Journal. 2018;(3):81-83. Doi: 10.23670/IRJ.2018.69.002. (In Russ.).
14. Huseynova S.M., Jafarov Ch.M., Jafarov A.M. Mountain-brown soils of the southern slope of the Greater Caucasus. Izv. vuzov. Sev.-Kavk. region. Estestv. nauki = Bulletin of Higher Educational Institutions. North Caucasus Region. Natural Science. 2019;(1):56-66. Doi: 10.23683/0321-3005-2019-1-56-66. (In Russ.).
15. Kurbanov S.A. Preservation and improvement of soil fertility - the basis for increasing the efficiency of agriculture in Dagestan. Zemledelie = Agriculture. 2021;(4):16-20. Doi: 10.24411/0044-3913-2021-10404. (In Russ.).
Информация об авторах
Салихов Шамиль Курамагомедович - научный сотрудник, лаборатория почвенных и растительных ресурсов. Гасанов Гасан Никуевич - доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник, лаборатория почвенных и растительных ресурсов.
Асварова Татьяна Азимовна - кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, лаборатория почвенных и растительных ресурсов.
Яхияев Магомедпазил Атагишиевич - младший научный сотрудник, лаборатория почвенных и растительных ресурсов.
Гимбатова Кабират Бадыровна - младший научный сотрудник, лаборатория почвенных и растительныхресур-сов.
Information about the authors
Shamil K. Salikhov - Researcher, Laboratory of Soil and Plant Resources.
Gasan N. Gasanov - Doctor of Science (Agriculture), Main Researcher, Laboratory of Soil and Plant Resources. Tatyana A. Asvarova - Candidate of Science (Biology), Senior Researcher, Laboratory of Soil and Plant Resources. Magomedpazil A. Yahyaev - Junior Researcher, Laboratory of Soil and Plant Resources. Kabirat B. Gimbatova - Junior Researcher, Laboratory of Soil and Plant Resources.
Статья поступила в редакцию 13.07.2021; одобрена после рецензирования 20.11.2021; принята к публикации 16.03.2022. The article was submitted 13.07.2021; approved after reviewing 20.11.2021; accepted for publication 16.03.2022.
