CC BY
103
ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ И ПОСЛЕДЕЙСТВИЯ УДОБРЕНИЙ НА АГРОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВ ЧАЙНЫХ НАСАЖДЕНИЙ В УСЛОВИЯХ СУБТРОПИКОВ РОССИИ
С.В. Добежина
ГНУВНИИЦиСК Россельхозакадемии, г. Сочи
Ключевые слова: чай, почвенные процессы, агрохимические свойства, минеральные удобрения, экологическое равновесие, зафосфачивание.
Key words: tea, soil processes, agricultural chemistry characteristic, mineral fertilizers, ecological, balance, overphosphating.
Дана оценка современного агрохимического состояния почв чайных насаждений в условиях субтропиков России после длительного применения минеральных удобрений и 15-летнего их последействия.
An estimation of the modern agricultural chemistry condition of soils under tea plantations in conditions of Russian subtopics after long-term application of mineral fertilizers and 15-year of their aftereffects is given.
Длительное применение минеральных удобрений существенно влияет на продуктивность агроценозов и свойства почвы. Изменения отдельных показателей почвенного плодородия могут быть как позитивными, так и негативными. При решении вопросов, связанных с плодородием почв, большое значение имеет поддержание их оптимального агрохимического состояния. Агрохимическая концепция оптимизации предполагает сбалансированное, экологически безопасное, целенаправленное регулирование питания растений в системах агробиоценоза.
Рядом авторов как в России, так и за рубежом установлено, что длительное внесение минеральных удобрений под чайные растения приводит к изменениям почвенной среды: выщелачиванию карбонатов, увеличению кислотности и изменению состава почвенно-поглощающего комплекса [2,4,7]. Учеными ГНУ ВНИИЦ и СК установлены свойства почв, лимитирующие продуктивность растений чая в субтропиках России. Потенциальная урожайность чая зависит от соотношения суммы обменных оснований и гидролитической кислотности почв, а именно, степени насыщенности основаниями слоя 50-100 см и имеет с ней обратную связь[2]. Уточнены оптимальные уровни обеспеченности питательными элементами для полновозрастной плантации чая сорта Колхида на бурой лесной почве [7].
Установлена тесная связь между продуктивностью плантаций чая и агрофизическими свойствами почвы в слое 0-60 см [6].
Вместе с тем влияние последействий удобрений на изменение показателей, определяющих потенциальную продуктивность почв, изучено недостаточно.
Массовая закладка промышленных насаждений чая в субтропиках России развернулась в послевоенные годы. К настоящему времени около 70% насаждений имеют возраст 50 и более лет. До 1990-х гг. все агротехнические мероприятия по уходу за насаждениями: внесение минеральных удобрений, орошение, ежегодная шпалерная подрезка и др. выполнялись в полном объеме. За последние 15 лет, в связи с резким сокращением использования минеральных удобрений, практически полным отсутствием работ по уходу, усилились процессы антропогенной деградации почв под чайными насаждениями, вследствие чего значительно сократилось валовое производство чайного листа. По данным 2008 г., валовый сбор в хозяйствах зоны составил 813,4 т, что в 10 раз меньше, чем в 1990-х годах.
В связи с этим целью нашей работы было установление направленности изменений основных показателей плодородия почв под чайными насаждениями после длительного действия и 15-ти летнего последействия минеральных удобрений.
Комплексное обследование проводилось в 2007-2008 гг. Объектами исследований послужили почвы под чайными насаждениями в ЗАО “Хоста - чай” в предгорном районе субтропиков России.
Посадка производилась семенами чая сорта Кимынь, завезенными из Грузии в 1954-56 гг., после раскорчевки леса.
С 1960 по 1993 гг. ежегодно под чайные плантации вносились минеральные удобрения в начале вегетации, перед шпалерной подрезкой в следующих дозах: N150 Р140 К120 в форме сульфата аммония, двойного суперфосфата, хлористого калия. В июне с орошением проводилась подкормка азотом ^ 50 кг/га д.в.) в форме селитры или мочевины.
С 1993 по 2008 гг. удобрения вообще не вносились, отсутствовало орошение.
Для изучения физико-химических свойств почв на исследуемых участках были заложены разрезы и отобраны образцы до глубины 1 м послойно через 20 см.
Все исследуемые почвы относятся к типу бурых лесных кислых.
Агрохимические и агрофизические показатели почв исследовали по следующим методикам: содержание гумуса - по Тюрину с колориметрическим окончанием; легкогидролизуемого азота - по Тюрину; нитратного азота - дисульфофеноловой кислотой; аммиачного азота -реактивом Несслера; подвижные соединения фосфора и калия в вытяжке по Ониани; рНкс1 - потенциометрически; обменную кислотность -по Дайкухара; подвижный алюминий - по Соколову; гидролитическую кислотность по Каппену; сумму обменных оснований - по Каппену-Гильковицу; степень насыщенности почв основаниями - расчетным методом. Гранулометрический состав определяли по Качинскому пипе-точным методом. [1]. Равновесную плотность по Козину [6].
Сравнение проводилось с лесным ценозом, поскольку исследуемые почвы изначально формировались под пологом леса.
Минеральные удобрения, как при прямом действии, так и при последействии, являются мощным фактором преобразования почвенной среды.
Результаты агрохимического обследования почв под чайными насаждениями представлены в табл. 1.
Анализ агрохимических свойств почв показал, что спустя 15 лет после последнего внесения минеральных удобрений реакция почвенной среды остается сильно кислой рНкс1 3,64-4,43, отмечены высокие показатели гидролитической и обменной кислотности у всех почв исследуемых участков.
Возделывание чая привело к выщелачиванию карбонатов, уменьшилась степень насыщенности основаниями по всей глубине профиля.
Степень насыщенности основаниями, от которой зависит буферная способность почвы к изменению реакции среды, в лесу в слое 0-40 см составляла 63%, в почве под чайными плантациями она снизилась до 2,9 %.
Снижение степени насыщенности основаниями объясняется длительным внесением физиологически кислых минеральных удобрений под чай.
Здесь необходимо учитывать еще и технологические особенности возделывания чайных растений. Растительные остатки шпалерных подрезок также подкисляют почву, так как в процессе разложения формируют органическое вещество фульватного типа [3].
Гумусное состояние является одним из важнейших параметров экологической сбалансированности почв.
Содержание гумуса в бурой лесной почве под лесом составило 4,85 %, что относит ее к виду среднегумусных (от 3 до 8 %). Анализируя данные по содержанию гумуса в верхнем слое почв (0-20 см) исследуемых участков, можно отметить тенденцию к его снижению. Этот факт свидетельствует о процессе дегумификации почв под чайными насаждениями. Причинами потерь гумуса послужило отсутствие компенсации выноса с урожаем элементов минерального питания, вследствие чего растения начинают использовать азот из органического вещества, минерализация которого происходит лишь за счет разложения растительных остатков шпалерной подрезки и корневых остатков, что создает угрозу истощения азотного фонда почвы, поскольку в гумусе находится основной запас азота.
Данные табл. 1 свидетельствуют о низкой обеспеченности почв чайных плантаций легкогидролизуемым азотом.
Повышение кислотности почвы при длительном внесении физиологически кислых азотных удобрений отрицательно воздействует на активность процессов азотфиксации. При рН почвы ниже 5,05-5,29
происходит полное отмирание азотфиксирующих аэробных бактерий Azotobacter и Azotomonas [10].
Это объясняет причину низкой обеспеченности азотом кислых почв чайных насаждений. Азот не фиксируется почвенными микроорганизмами из-за их отсутствия, а в условиях промывного водного режима, вымывается из почвы. Кроме того, чай - листосборная культура, которая выносит большое количество азота с зеленой массой урожая.
Отсутствие азотных удобрений оказывает негативное влияние на уравновешенность почвенных процессов азотного цикла.
Оптимальные условия азотного питания растений определяются, прежде всего, наличием в почве минеральных соединений азота, так как именно эта форма азота доступна растениям.
На рис.1. представлено распределение по профилю почвы запасов минерального азота в лесу и на чайных плантациях в ранневесенний период. Из рисунка видно, что в метровом слое исследуемых почв запасы минерального азота низкие. Наибольшее его содержание отмечено в слое 0-20 и 20-40 см. Указанные значения являются недостаточными для формирования высокого урожая и свидетельствуют о необходимости применения азотных удобрений.
Спустя 15 лет после последнего применения удобрений содержание подвижного фосфора в почве превышает оптимум для культуры чая (45-50 мг/100 г [7]) в 2-2,5 раза, что свидетельствует о зафосфачивании, нарушении фосфатной буферности, контролирующей величину адсорбции и прочность связи фосфатов в почвенно-поглощающем комплексе. Данный факт такого последействия объясняется накоплением в почве при внесении фосфорных удобрений остаточных фосфатов, которые не используются в годы внесения и остаются в почве.
Агрохимическаяхаракгерисгикапочв под чайными насаждениями, ЗАО ”Хосга-чай”, 2007-2008гг.
Название участков Гумус,% рН кс1 КН4+ N03+ N лег-когид-ролиз-уемый Р2 О5 К20 Под- виж- ный А13+ Кислотность Сумма обмен-ных оснований Степень насыщенности осно-ва-ниями, %
по Ониани Нг Но
мг/100 г мг-экв/100 г
Слой почвы 0-20 см
Лес 4,85 5,12 2,42 0,51 3,41 4,46 41,79 10,39 6,79 0,91 23,10 77,3
Князевский 3,63 3,68 1,76 0,75 4,25 121,27 28,56 43,57 24,25 13,96 1,07 4,2
Шариковский 4,39 3,64 1,96 0,37 3,67 109,90 22,74 40,16 33,85 19,75 2,24 4,96
Брониковский 3,80 3,75 3,16 2,70 5,77 125,51 28,48 42,17 34,91 17,16 7,10 15,6
Герценский 2,33 4,00 2,13 0,85 4,57 112,87 46,20 23,62 21,35 6,79 8,13 27,6
Суреновский 1,67 4,43 1,27 0,35 3,54 9,97 19,74 12,28 11,39 3,21 11,76 50,8
Слой почвы 20-40 см
Лес 2,82 4,35 1,37 0,15 2,44 3,12 26,00 13,10 12,55 3,64 11,75 48,4
Князевский 2,12 3,69 1,53 0,87 3,95 57,46 21,63 39,31 27,11 19,83 0,44 1,6
Шариковский 2,76 3,77 1,19 0,68 3,85 56,45 18,92 35,75 32,15 24,99 5,25 5,0
Брониковский 2,52 3,70 1,55 0,61 3,75 121,67 21,37 37,33 32,06 23,76 1,68 4,8
Герценский 1,04 3,99 2,08 0,83 3,74 57,98 34,74 46,80 21,65 13,28 4,14 16,1
Суреновский 0,24 4,58 0,80 0,13 3,15 2,67 22,26 4,81 7,11 1,63 15,62 68,7
Лес
Запасы минерально го азота,
Князевский
Шариковский
0-20
3 40-60
80-100
—1 1 1 1=194,^ 1 1 1 1 Ц 1
20
40
Запасы минерального азота.
Брониковский
60
кг/га
80
0-20
3 О 20-40
<й
Е
У 40-60
С 60-80
80-100
1 1 1 1
-Г 1 1 1=116,4 1 1 1 1 1 1 1 1
Запасы минерального азота,
Герценский
0 20 40 60
Запасы минерального азота, кг/га
Суреновский____________
80
Рис.1. Профильное распределение ранневесенних запасов минерального азота в почве леса и чайных плантаци
Интенсивность химического и коллоидно-химического поглощения почвой фосфорной кислоты удобрений находится в прямой зависимости от содержания в почве подвижных форм полуторных окислов. В почвах кислых, ненасыщенных основаниями, фосфорная кислота растворимых фосфатов осаждается преимущественно в виде малорастворимых в слабокислой среде и труднодоступных для растений фосфатов Бе и А1. Кроме того, в кислых почвах интенсивно протекают процессы фиксации растворимых фосфатов на поверхности почвенных коллоидов, богатых полуторными окислами [9].
Подкисление почв способствует увеличению подвижности алюминия.
При рН < 4,5, что наблюдается на плантациях чая, растворимость алюмофосфатов резко повышается [11].
Некоторые ученые считают, что фосфаты полуторных окислов являются недоступными для растений, а другими - доказана их усвояемость для чайного куста. Объясняется это способностью корней чайного растения мобилизовать значительное количество фосфатов из почвы, в том числе и из малоподвижных соединений этого питательного элемента [5].
Распределение фосфора по почвенному профилю представлено на рис. 2.
Из рисунка видно, что верхние слои всех исследуемых почв до глубины 50 см имеют содержание подвижного фосфора более 45 мг/100 г. Максимальное содержание фосфора в верхних слоях почвы (120125,5 мг/100г).
Обменный калий в настоящее время является основной формой, по содержанию которой судят об обеспеченности растений этим элементом питания.
Исходя из методических указаний по технологии возделывания чая [8], содержание обменного калия в почве исследуемых участков достаточно высокое.
Формирование урожая за счет отчуждения почвенных запасов этого элемента питания без внесения удобрений допустимо до определенного предела, за которым начинается калийное истощение почвы.
Из всего выше сказанного, очевиден дисбаланс в питательном режиме чайных растений. На таких почвах целесообразно полностью удовлетворять потребность культуры в фосфоре за счет ранее накопленных остаточных, а не свежевнесенных фосфатов. Однако, если низкую обеспеченность почв азотом можно поднять с помощью удобрений, оптимизация фосфатного состояния агроценозов чайных плантаций неразрешена в настоящее время и требует дальнейшего глубокого изучения. Игнорирование принципа оптимизации по любому из элементов питания, как правило, ведет к возникновению нежелательных
обратных связей, нарушению состояния экологического равновесия,
химического состава и метаболизма растений.
Рис.2. Распределение подвижных соединений фосфора в почвах под чайными плантациями ЗАО “Хоста - чай”, данные 2007-2008 гг.
Минеральные удобрения, как при прямом действии, так и при последействии, являются мощным фактором преобразования почвенной среды. Длительное использование физиологически кислых минеральных удобрений под культуру чая способствовало подкислению почвы, увеличению всех форм кислотности, снижению степени насыщенности основаниями по всему почвенному профилю.
Влияние 15- летнего последействия удобрений привело к негативным последствиям. Во всех исследуемых почвах наблюдается тенден-
ция дегумификации, истощение азотного фонда при существенном за-фосфачивании почв.
Подведя итог проведенным исследованиям, можно сделать вывод, что возделывание культуры чая без применения минеральных удобрений привело к деградации почв, снижению их производительной способности. Для воспроизводства плодородия почв под чайными насаждениями требуется сбалансированное экологически безопасное, целенаправленное регулирование питания растений чая.
Библиографический список
1. Аринушкина, Е.В. Руководство по химическому анализу почв [Текст] / Е.В. Аринушкина. М. : Изд-во МГУ, 1979. 487 с.
2. Беседина, Т.Д. Агрогенная трансформация почв влажных субтропиков России под культурой чая [Текст] / Т.Д. Беседина. Краснодар : КубГАУ, 2004.169 с.
3. Бушин, П.М. и др. Роль минеральных удобрений и растительных остатков в повышении плодородия почв чайных плантаций [Текст] / П.М. Бушин и др. / Сб. науч. тр. Вып.32. Сочи, 1982. С.17-34.
4. Добежина, С.В. Влияние минеральных удобрений на агрохимические свойства почв и продуктивность культуры чая в условиях Краснодарского края [Рукопись] / С.В. Добежина : Дисс. ... канд биол. наук. М., 1998.
5. Гинзбург, К.Е. Фосфор основных типов почв СССР [Текст] / К.Е. Гинзбург. М. : Наука, 1981. 242 с.
6. Козин, В.К. Агрофизические методы оценки уровня урожайности чайных плантаций [Текст] / В.К. Козин // Биоресурсы, биотехнологии, экологически безопасное развитие агропромышленного комплекса : сб. науч. тр. Вып.40. Сочи, 2007. С. 216-221.
7. Малюкова, Л.С. и др. Некоторые механизмы реализации научных принципов создания устойчивых агроэкосистем в субтропическом земледелии [Текст] / Л.С. Малюкова и др. / Биоресурсы, биотехнологии, экологически безопасное развитие агропромышленного комплекса : сб. науч. тр. Вып.40. Сочи, 2007. С. 232248.
8. Методические указания по технологии возделывания чая в субтропической зоне Краснодарского края [Текст]. Сочи, 1977. 80с.
9. Минеев, В.Г. Влияние длительного действия и последействия удобрений на агрохимические свойства дерново-подзолистой почвы и иммобилизацию биогенных и токсичных элементов в агроценозе [Текст] / В.Г. Минеев, Р.Р. Кин-жаев, А.В. Арзамазова // Агрохимия, № 6, 2007. С. 5-13.
10. Никитишин, В.И. Баланс азота в агроэкосистемах на серых лесных почвах при длительном внесении удобрений [Текст] / В.И. Никитишин, В.И. Личко. // Агрохимия, № 4, 2008. С. 481-493.
11. Пухальская, Н.В. Проблемные вопросы алюминиевой токсичности [Текст] / Н.В. Пухальская. Агрохимия, №8, 2005. С.70-82.
