10УДК 631.45:631.81
К вопросу об азотном режиме почвы в молодом вишневом саду
Роева Т.А., к.с.-х.н. Леоничева Е.В., к.б.н. Леонтьева Л.И., к.с.-х.н. Столяров М.Е., м.н.с.
ФГБНУ ВНИИ селекции плодовых культур, Орел., Россия, [email protected] Аннотация
В полевом опыте с молодыми деревьями вишни сорта Тургеневка изучалось влияние удобрения мочевиной и сульфатом калия на содержание легкогидролизуемого и минерального (нитратного и аммиачного) азота в почве. Схема опыта: 1.Контроль (без удобрений); 2.N30K40;
3.N60K80; 4.N90K120; 5.N120K160. При низком уровне содержания легкогидролизуемого азота (108 мг/кг) только удобрения в дозе N30K40 способствовали увеличению этого показателя на 20 мг/кг в слое почвы 20...60 см. Внесение N120K160 обеспечивало более высокие уровни аммонийного и нитратного азота в слое 0.60 см на протяжении июля - августа (в 22.60 раз выше контроля). Установлена положительная корреляция между дозами мочевины и содержанием нитратного азота (r=0,7; P=0,95). Прирост диаметра штамба в вариантах с удобрениями был на 8-11 % выше контроля.
Ключевые слова: вишня, серая лесная почва, азотные и калийные удобрения, легкогидролизуемый азот, аммиачный азот, нитратный азот
On the issue of nitrogen regime of the soil in the young cherry orchard
Roeva T.A., cand. agri. sci. Leonicheva E.V., cand. biol. sci. Leontieva L.I., cand. agri. sci.
Stolyarov M.E., junior scientist_
All-Russian Research Institute of Fruit Crop Breeding, Orel Region, Russia
Abstract
In the field experiment with young 'Turgenevka' sour cherry trees the effect of fertilization with urea and potassium sulfate on the mineral (nitrate and ammonia) and alkali-hydrolysable nitrogen content in the soil was studied. Treatments included: 1. Control (without fertilizers); 2.N30K40; 3.N60K80;
4.N90K120; 5.N120K160. At the low alkali-hydrolysable nitrogen content (108 mg/kg) only N30K40 fertilization resulted in increase of this index on 20 mg/kg in layer 20.60 cm. The treatment with N120K160 ensured higher levels of ammonia and nitrate nitrogen in soil layer 0.60 cm during JuneAugust period (22.60 times higher than the control). The positive correlation (r=0,7; P=0,95) was established urea doses and nitrate nitrogen content. All treatments led to increase of cherry trees trunk diameter (8-11% compared with control).
Key words: cherry, gray forest soil, nitrogen and potassium fertilizers, alkali-hydrolysable nitrogen, ammonia nitrogen, nitrate nitrogen
Введение
В минеральном питании плодовых растений азот занимает одно из важных мест. Он необходим на всех этапах жизненного цикла - от проростков до старых деревьев. Азотное питание способствует увеличению количества плодовых образований, закладке и дифференциации генеративных почек, обильному цветению и завязыванию плодов, их росту и повышению урожайности (Метлицкий, 1973).
Показателем потенциального плодородия почвы являются запасы азота в органической форме, эффективное плодородие определяется содержанием его минеральных соединений, являющихся непосредственным источником питания для растений. Минеральные соединения азота не накапливаются в почве в больших количествах, так как потребляются растениями, используются микроорганизмами и частично снова превращаются в органическую форму. Часть азота теряется при вымывании, а также в результате денитрификации в виде летучих форм, таких как аммиак, молекулярный азот, различные оксиды азота и амины (Минеев, 2004). Поэтому особенно важным в почвенной диагностике является вопрос о доступности растениям минеральных форм азота вследствие их высокой изменчивости.
В настоящее время в научной литературе имеются сведения о влиянии удобрений на процессы трансформации азота на разных типах почв, разного уровня плодородия с учетом биологических особенностей культур. Эти данные касаются, в основном, однолетних полевых культур (Онищенко, 2007; Кидин, 2011; Володина, 2017). Плодовые культуры в этом плане изучены мало (Ьагагоу, 2006; Кузин, 2014, 2015).
Цель исследований - изучить трансформацию азотных соединений в серой лесной почве молодого вишневого сада под влиянием азотных и калийных удобрений.
Место проведения, объекты и методика исследований
Объектом исследования являлась серая лесная среднесуглинистая почва полевого опыта с 2-х летними деревьями вишни сорта Тургеневка. Опыт заложен в садовом массиве ФГБНУ ВНИИСПК (Орловская область) в 2017 г. Агрохимические показатели почвы перед закладкой опыта в слое 0-20 см: рНка-5,4, Нобщ- 3,4 мг-экв/100г, гумус - 3,7%, подвижный Р2О5 - 383 мг/кг, обменный К2О - 120 мг/кг. Схема опыта: 1. Контроль (без удобрений); 2. Ы30К40; 3. Ы60К80; 4. N90К120; 5. N120 К160. Повторность опыта 3-х кратная, в варианте 4 учетных дерева. Расположение делянок рендомизированное. Площадь делянки 36 м2. Удобрения вносили весной в виде мочевины и сульфата калия. В опыте использовали мочевину (карбамид) производства компании «ФосАгро», массовая доля азота 46,2%.
Содержание легкогидролизуемого азота в почве определялось по Корнфилду (Практикум..., 2001), нитратный азот - потенциометрически (ГОСТ 26488-85), аммиачный азот - с реактивом Несслера (ГОСТ 26489-85). Полученные данные обработаны методом двухфакторного дисперсионного анализа.
Результаты исследований
Температурный режим периода исследования был близок к среднемноголетним значениям. Май, июнь и июль характеризовались нормальными условиями увлажнения, август - избыточными (таблица 1).
Таблица 1 - Метеоусловия периода вегетации (2017 г.)
Показатели май июнь июль август
Средняя 1 воздуха, °С 12,3 16,0 18,6 19,2
Среднемноголетняя 1 воздуха, °С 13,0 16,9 18,5 17,1
Сумма осадков, мм 56,3 59,6 75,0 100,8
Среднемноголетняя сумма осадков, мм 36,4 65,1 88,0 65,7
ГТК 1,2 1,4 1,3 1,7
Известно, что растения потребляют преимущественно минеральные формы азота (нитратную и аммонийную). Содержание их в почве очень динамично и во многом зависит от микробиологической деятельности. Определение этих форм в динамике в течение периода вегетации дает представление об азотном режиме почв. Содержание легкогидролизуемых соединений является более стабильным показателем и позволяет оценить запасы потенциально доступного растениям азота.
В почве нашего опыта содержание легкогидролизуемого азота варьировало в пределах 70,9.109,2 мг/кг (таблица 2), что соответствует низкому уровню обеспеченности (Методические указания., 2003). С глубиной величина данного показателя закономерно уменьшается почти во всех вариантах. Исключение составил лишь вариант с минимальной дозой Ш0К40, где наблюдалось равномерное распределение этой формы азота по профилю почвы и более высокое ее содержание в слоях 20-40 и 40-60 см (на 14,0 и 25,6 мг/кг выше контроля соответственно). По-видимому, в этом варианте создавались наиболее благоприятные условия для дополнительной мобилизации азотистых соединений при взаимодействии минеральных азотных удобрений с органическим веществом почвы.
Таблица 2 - Содержание легкогидролизуемого азота в почве, мг/кг (октябрь 2017 г.)
Вариант (фактор А) Слой почвы, см (фактор В) Средние А
0-20 20-40 40-60
Контроль 107,8 95,6 78,4 93,9
N30^0 105,5 109,6* 104,1* 106,4*
N60^0 105,5 99,8 90,1 98,5
N90К120 109,2 103,1 78,9 97,0
Ш20К160 107,3 99,4 70,9 92,5
Средние В 107,1 101,5 84,5
НСР05А =8,0 НСР05В =6,2 НСР05АВ =13,9
"достоверные различия при 05% уровне значимости
В составе минеральной фракции азота почвы опытного участка отмечается преобладание обменного аммония. На контрольном варианте содержание аммонийного азота в слое почвы 0-60 см в течение трех летних месяцев
варьировало в пределах 4,0.20,2 мг/кг, нитратного - 0,2.1,0 мг/кг (таблицы 3 и 4).
Минеральные удобрения оказали значимое влияние на содержание минерального азота в почве. Эффект от внесенных удобрений наблюдался преимущественно в июне и июле, когда условия для микробиологических процессов аммонификации и нитрификации были наиболее благоприятными.
В июне достоверно более высокое, по сравнению с контролем (в 2,2 раза), содержание аммонийного азота в слое почвы 0-20 см отмечено в вариантах с дозами N60100 и Ж20К160, в июле - в вариантах Ы90К120 и Ы120К160 (в 4,4 и 9,7 раза соответственно выше контроля). Причем при внесении самой высокой дозы мочевины 120 кг д.в./га содержание аммонийного азота достоверно превышало контроль не только в слое 0-20 см, но и в слое 20-40 см на протяжении трех летних месяцев (таблица 3).
Минеральные удобрения также изменяли и динамику показателя. В слое почвы 0-20 см на контроле и в вариантах с дозами N30^0 и N60^0 содержание N-N44 снижалось в июле и увеличивалось в августе. В вариантах с более высокими дозами удобрений Ш0К120 и Ж20К160 содержание аммонийного азота было стабильным на протяжении двух первых месяцев и снижалось в августе.
Таблица 3 - Содержание аммонийного азота в почве, мг/кг абсолютно сухой почвы (2017 г.)
Вариант (фактор А) Слой почвы, см (фактор В) Средние А
0-20 20-40 40-60
июнь
Контроль 20,2 17,1 17,6 18,3
N30^0 24,5 27,5 25,0 25,7
N60^0 45,4* 34,1* 19,4 33,0*
№0К120 26,4 24,1 20,9 23,8
Ш20К160 47,0* 43,9* 28,3 39,7*
Средние В 32,7 29,3 22,2
НСР05А = 9,3 НСР05В = 7,2 НСР05АВ = 16,2
июль
Контроль 6,0 4,0 8,0 6,0
N30^0 6,8 4,9 6,8 6,2
N60^0 9,9 5,2 9,0 8,0
№0К120 26,5* 15,0 11,3 17,6*
Ш20К160 58,2* 21,8* 13,4 31,3*
Средние В 21,5 10,2 16,2
НСР05А = 9,8 НСР05В = 7,6 НСР05АВ = 16,9
август
Контроль 17,8 16,3 16,6 16,9
N30^0 20,6 14,9 15,2 16,9
N60^0 16,7 16,4 11,5 14,8
№0К120 14,1 17,9 18,5 16,8
Ш20К160 24,8 31,3* 18,3 24,8
Средние В 18,8 19,4 16,0
НСР05А = 8,6 НСР05В = 6,7 НСР05АВ = 14,9
Внесение мочевины, которая содержит азот в амидной форме и является источником аммонийной формы азота, оказало влияние не только на содержание обменного аммония в почве, но и азота нитратов. Содержание N N03 под влиянием удобрений увеличилось в гораздо большей степени, чем обменного аммония. Максимальное количество азота нитратов в почве при внесении удобрений отмечалось в первую половину вегетации, по мере потребления азота растениями оно снижалось, достигая в августе минимальных значений (таблица 4). Такая динамика объясняется также более благоприятными условиями для микробиологических процессов нитрификации в начале и середине лета.
Влияние удобрений наблюдалось преимущественно в слое 0-20 см, где аккумулировалось наибольшее количество N-N03. В июне, в этом слое содержание нитратного азота достоверно превышало контроль (в 19-30 раз) во всех вариантах, за исключением минимальной дозы. В июле наибольшее содержание нитратного азота отмечено в почве делянок, удобренных мочевиной в дозах N60 и N120. В последнем варианте содержание нитратного азота достоверно превышало контроль в слое 0-60 см на протяжении всех месяцев исследования.
Достоверная положительная корреляция (при Р = 0,95) между дозами удобрений и содержанием нитратной формы азота, установленная в нашем опыте (рисунок 1), показывает, что внесённая мочевина была основным субстратом для процессов нитрификации.
Таблица 4 - Содержание нитратного азота в почве, мг/кг абсолютно сухой почвы (2017 г.)
Вариант (фактор А) Слой почвы, см (фактор В) Средние А
0-20 20-40 40-60
июнь
Контроль 1,0 0,8 0,8 0,9
N30^0 10,7 5,1 2,4 9,1*
N60^0 19,5* 4,8 3,2 9,1*
№0К120 24,3* 7,2 8,2 13,2*
Ш20К160 30,7* 16,8* 14,3* 20,6*
Средние В 17,2 6,9 5,8
НСР05А = 6,9 НСР05В = 5,3 НСР05АВ = 11,9
июль
Контроль 0,2 0,2 0,2 0,2
N30^0 3,3 2,3 0,5 2,0
N60^0 28,5* 8,7 2,5 13,2*
N90^20 12,0 5,4 0,9 6,1
Ш20К160 23,7* 10,6 1,4 11,9*
Средние В 13,6 5,4 1,1
НСР05А = 8,5 НСР05В = 6,6 НСР05АВ = 14,7
август
Контроль 0,4 0,2 0,2 0,3
N30^0 0,6 0,5 0,4 0,5
N60^0 0,4 0,5 0,4 0,6
N90^20 0,5 0,7 0,6 0,6
Ш20К160 15,2* 15,0* 5,0 11,7*
Средние В 3,4 3,4 1,3
НСР05А = 7,4 НСР05В = 5,7 НСР05АВ = 12,8
доза удобрений, кг/га
Рисунок 1 - Зависимость содержания азота нитратов от дозы удобрений в слое почвы 0-20 см (июнь-июль 2017 г.)
Нитраты обычно не входят в состав малорастворимых соединений и не поглощаются отрицательно заряженными коллоидами почвы, вследствие чего обладают высокой миграционной способностью. В результате этого могут происходить потери азота при вымывании и загрязнение им грунтовых вод (Минеев, 2004).
Распределение нитратной формы азота по профилю почвы в нашем опыте показало, что в контрольном варианте небольшие количества нитратов (0,2.1,0 мг/кг) были распределены по слоям равномерно, а в вариантах с удобрениями наблюдалось многократное увеличение концентрации N-N03 не только в верхнем, но и более глубоких слоях почвенного профиля. Стабильно более высокое содержание нитратного азота в слоях почвы 20-40 и 40-60 см на протяжении трех летних месяцев в условиях обильных осадков отмечено в варианте с дозой удобрений М20К160. Это может приводить к увеличению риска вымывания нитратов в более глубокие горизонты почвенного профиля.
Улучшение обеспеченности азотом способствовало усилению процессов вегетативного роста молодых деревьев вишни. Прирост диаметра штамба в вариантах с удобрениями был на 8-11% выше контроля (рисунок 2).
я
ю
га &
г> S га S Ч H о О
2,25 2,2 2,15 2Д 2,05 2
1,95 1,9 1,85
HCPO5=0,2
п контроль N301(40 М60К80 И90К120
варианты опыта
Рисунок 2 - Прирост диаметра штамба вишни под влиянием удобрений, см
N120K160
Выводы
Внесение азотных удобрений в серую лесную почву под молодым садом вишни оказало значимое влияние на азотный режим почвы:
1. При исходном низком содержании легкогидролизуемого азота в почве (108 мг/кг) внесение мочевины в дозе 30 кг/га д.в. привело к росту показателя в слоях почвы 20-40 и 40-60 см (выше контроля на 14,0 и 25,6 мг/кг соответственно). Значимого влияния более высоких доз удобрения при этом не наблюдалось.
2. Внесение мочевины в дозах 30.120 кг/га д.в. позволило улучшить обеспеченность растений минеральными соединениями азота. Стабильно более высокое содержание аммонийного и нитратного азота в почве на протяжении трех летних месяцев (в среднем в слое 0-60 см) обеспечивала доза мочевины 120 кг/га д.в.
3. Установлена достоверная положительная корреляция (r = 0,7 при Р = 0,95) между дозами мочевины и содержанием нитратной формы азота. Это показывает, что внесённая мочевина была основным субстратом для процессов нитрификации.
4. Улучшение обеспеченности азотом способствовало усилению процессов вегетативного роста молодых деревьев вишни. Прирост диаметра штамба в вариантах с удобрениями был на 8-11% выше контроля.
Литература
1. Володина Т.И., Левченкова А.Н. Особенности поведения минерального азота в дерново-подзолистой супесчаной почве под влиянием различных систем удобрения / Молочнохозяйственный вестник, 2017. №2(26). С.20-31.
2. Кидин В.В. Трансформация аммонийного и нитратного азота в разных горизонтах дерново-подзолистой почвы / Известия ТСХА, 2011. Выпуск 3. С.7-15.
3. Кузин А.И. Распределение легкогидролизуемого азота в корнеобитаемом слое почвы под влиянием капельного орошения и фертигации в интенсивном саду яблони / КубГау, 2015. №111(07).
4. Кузин А.И. Содержание легкогидролизуемого азота как важный показатель для диагностики питания яблони в Центрально-черноземном регионе / КубГау, 2014. №102(08).
5. Метлицкий З.А. Агротехника плодовых культур. М.: Колос, 1973. 519 с.
6. Методические указания по проведению комплексного мониторинга плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения. М.: ФГНу «Росинформагротех», 2003. 240 с.
7. Минеев В.Г. Агрохимия. М: МГУ, КолосС, 2004. 720 с.
8. Минеев В.Г., Сычев В.Г., Амельянчик О. А., Болышева Т.Н., Гомонова Н.Ф., Дурынина Е.П., Егоров В.С., Егорова Е.В., Едемская Н.Л., Карпова Е.А., Прижукова В.Г. Практикум по агрохимии. 2-е изд. М.: МГУ, 2001. С. 153.
9. Онищенко Л.М. Обеспеченность чернозема выщелоченного подвижными формами азота, фосфора и калия в зависимости от норм минеральных удобрений, вносимых под сою / КубГау, 2007. №032(08).
10. Lazarov I. Influence of multiyear mineral fertilization with accelerating doses of nitrogen, phosphorus and potassium on agrochemical characteristics of Hungarian cherry variety on grey forest soils (haplic luvisol, FAO) // Pochvoznanie, Agrokhimia i Ekologia, 2006; Vol.41. N 1. P. 17-26.
