Статья: Влияние органических и минеральных удобрений на динамику питательных веществ в орошаемых серо-бурых почвах апшеронского полуострова

Институт почвоведения и агрохимии НАН Азербайджана,

Влияние органических и минеральных удобрений на динамику питательных веществ в орошаемых серо-бурых почвах апшеронского полуострова

Мамедова Ш. А.

THE EFFECT OF ORGANIC AND MINERAL FERTILIZERS

ON THE DYNAMICS OF NUTRIENTS IN IRRIGATED GRAY-BROWN SOILS OF THE ABSHERON PENINSULA

Mammadova Sh., Institute of Soil Science and Agrochemistry of Azerbaijan NAS,

Baku, Azerbaijan

Abstract

The introduction of various fertilizer rates led to a change in the amount of nutrients in the irrigated gray-brown soils of the Absheron Peninsula. The amount of nitrates and ammonia absorbed in soils under legumes increased with increasing fertilization rates. In the course of the experiment, the maximum amount of available phosphorus in the control compared with the soils under legumes was recorded at the early stages of their development. In connection with the formation of vegetative and generative organs of plants during the growing season, the use of mobile phosphorus from the soil by plants increased. The minimum amount of mobile phosphorus in the soil was observed when legumes were fully ripe. A similar process was observed in the content of exchangeable potassium in the soil.

Ключевые слова: минеральные удобрения, овощная фасоль, питательные элементы, азот, фосфор, калий, серо-бурые почвы.

Keywords: mineral fertilizers, vegetable beans, nutrients, nitrogen, phosphorus, potassium, gray-brown soils.

Аннотация

Внесение различных норм удобрений привело к изменению количества элементов питания в орошаемых серо-бурых почвах Апшеронского полуострова. Количество нитратов и аммиака, абсорбированных в почвах под бобовыми увеличивалось с увеличением нормы удобрений. В ходе эксперимента максимальное количество подвижного фосфора в контроле по сравнению с почвами под бобовыми было зафиксировано на ранних стадиях их развития. В связи с формированием вегетативных и генеративных органов растений в период вегетации использование растениями подвижного фосфора из почвы усиливалось. Минимальное количество подвижного фосфора в почве наблюдалось при полном созревании бобовых. Аналогичный процесс наблюдался в содержании количества обменного калия в почве.

Введение

Создание в почвах питательного режима, позволяющего не только формировать высокие и устойчивые урожаи сельскохозяйственных культур, но и длительно сохранять и даже повышать естественное плодородие почв является одной из важнейших задач современного земледелия [1-2].

Почвы, подходящие для выращивания сельскохозяйственных культур, считаются потенциально плодородными. Мобилизация или иммобилизация отдельных питательных веществ в значительной степени зависит от активности и направления химических, физикохимических и микробиологических процессов в почве, а также от биологических свойств растения, динамики поглощения катионов и анионов в течение вегетационного периода [3-4]. Для обеспечения высоких урожаев важно создать оптимальные условия питания в период вегетации, ведь недостаток одного из питательных веществ во время роста и развития приводит к значительному снижению такой урожайности, а также к ухудшению качества продукции [5].

Азот, фосфор и калий -- важные питательные вещества для растений. При недостатке азота в почве замедляется рост растений, особенно развитие листьев и генеративных органов. В основе круговорота азота в почве лежит непрерывная минерализация и иммобилизация соединений азота, направление и интенсивность которых определяется характером гидротермических условий, агротехническими приемами, применяемыми к возделываемым культурам, и их биологическими свойствами [9]. Более информативным является показатель содержания нитратного азота в почве: он входит в состав аминокислот и ему принадлежит главная роль в ростовых процессах и повышении урожайности сельскохозяйственных культур [10]. Содержание аммонийного и нитратного азота в почве очень динамично и во многом зависит от микробиологической деятельности. Лишь многократное определение этих форм в течение вегетационного периода дает представление об азотном режиме почв [11]. Большой интерес представляют исследования по изучению не только запаса минерального азота в почве, но и закономерности его использования культурными растениями из отдельных слоев почвенного профиля [12].

Выращивание, развитие и конечная продуктивность сельскохозяйственных культур невозможны без внесения удобрений. Потребность в удобрениях варьируется в зависимости от стадии развития растений.

Одной из насущных задач агрохимии и одним из важнейших факторов системы земледелия считается оптимизация питания растений за счет применения расчетных доз удобрений. Дозы используемых удобрений предназначены обеспечить получение высоких урожаев с хорошим качеством и одновременно повысить и сохранить уровень почвенного плодородия, не представляя опасности для окружающей природной среды [6] Эффективность минеральных удобрений зависит от уровня почвенного плодородия, погодных условий вегетационного периода, агроэкологических характеристик культур и других факторов. Для того, чтобы разработать правильную систему удобрений, нужно также учитывать не только дозы и оптимальное соотношение питательных веществ, но и периодичность питания растений [7].

Целью данных исследований стало изучение динамики содержания питательных веществ в орошаемых серо-бурых почвах в зависимости от стадий развития овощных бобов путем внесения различных доз удобрений, для достижения увеличения урожайности овощных бобов за счет создания оптимального рациона.

удобрение бобы почва

Объект и методика исследований

Исследования проводились на базе НИИ Овощеводства МСХ Азербайджанской Республики, расположенной на Апшеронском полуострове. Опытный участок для посева овощной фасоли вспахивали осенью и внесли навоз и минеральные удобрения под основную вспашку (половину нормы азота, фосфора и калия), оставшуюся часть удобрений использовали в виде подкормки.

Опыты проводились в 4-х кратной повторности согласно стандартной методике [8].

Площадь одной делянки составляла 5*6=30 м2. Схема опыта: I вариант -- контроль (без удобрений), II вариант -- органические удобрения (10 т/га), III вариант N30P30K30, IV вариант

N60P60K30, V вариант -- N90P60K60.

При закладке опыта для азотного удобрения использовали NH4NO3 (34%), фосфорного

Ca(H2PO4) (20%), калийного -- K2SO4 (45%).

Агротехника возделывания овощной фасоли -- общепринятая зональная для серобурых почв Апшеронского полуострова.

Анализ почвенных образцов проводили в соответствии с общепринятыми методами.

При проведении опытов использовали следующие методики:

проведение отбора почвенных образцов -- ГОСТ-28168-89;

определение обменно-поглощенного аммония по методу ЦИНАО -- ГОСТ 26489-85;

определение нитратного азота -- ГОСТ-26951-86;

определение подвижных форм фосфора и обменного калия -- ГОСТ 26205-91.

Данные обрабатывали статистически при помощи стандартных программ описательной статистики Microsoft Excel. Применен дисперсионный и корреляционный анализ [8].

Анализ и обсуждение

Результаты исследований, проведенных в 2018-2020 гг., показывают, что количество нитратов во всех вариантах при контроле и внесении удобрений под культуру овощных бобов составила 7,0-18,5 мг/кг -- в слое 0-20 см, 6,1-16,8 мг/кг -- в слое 20-40 см, Количество аммиака а в почве -- 10,0-23,8 и 7,8-19,3 мг/кг соответственно.

Содержание нитратного азота в почве, по-видимому, отражает не только обеспеченность растений наиболее доступной формой азота в данный момент, но и направленность микробиологических процессов в почве, потенциальные возможности нитрификации на этом почвенном участке в предстоящий период вегетации [13].

Накопление аммиачного и нитратного азота определяется биологической активностью почвы и зависит от гидротермических условий вегетационного периода, вида выращиваемой культуры, предшественников [10].

Количество нитратов в слое почвы 0-40 см составило 10,7 мг/кг в контрольном варианте, 13,3 мг -- в варианте навоза 10 т, 16,1 мг -- в варианте N30P30K30, 18,0 мг -- в варианте N60P60K30 и 17,9 мг в варианте N90P60K60, 9,6 мг в фазе цветения соответственно; 11,0; 13,6; 14,7 и 15,5 мг/кг, минимизируя до 6,5 во время фазы полного созревания; 8,7; 10,5; 12,1 до 13,5 мг/кг. На всех этапах исследования нитратная форма азота была выше в посевном слое (0-20 см), чем в подпахотном слое почвы (20-40 см).

Нитратные формы азота не накапливаются в почве в больших количествах, так как потребляются растениями в течение всего вегетационного периода и используются микроорганизмами [10].

В адаптивном сельском хозяйстве важную роль играют бобовые культуры, способные за счет симбиотической азотфиксации обеспечивать питание растения и воспроизведение плодородия почвы [14].

Количество абсорбированного аммиака изменялось в виде азота в форме нитрата, которое уменьшалось к стадиям формирования проростков, цветения и полного созревания. Результаты исследования показывают, что количество абсорбированного аммиака в слое почвы 0-40 см под овощными бобами снизилось до 14,1 мг/кг в фазе цветения и 8,9 мг/кг -- в фазе полного созревания, 18,1 мг -- в 10 т навоза; 14,4 и 10,5 мг/кг в варианте N30P30K30 -- 19,1; 15,8 и 12,4 мг/кг, в варианте N60P60K30 -- 20,9; 17,5 и 14,5 мг/кг, в варианте N90P60K60 -- 21,2; 18,5 и 15,2 мг/кг.

Количество абсорбированного аммиака в среднем за 3 года составляло 10,7, 13,3, 16,1, 18,0 и 17,9 мг/кг во время фазы формирования проростков и 9,6 мг во время фазы цветения во всех изученных вариантах в слое 0-40 см; 11,0; 13,6; 14,7 и 15,5 мг/кг и 6,5 в фазе полного созревания; 8,7; 10,5; от 12,1 до 13,5 (Таблица 1).

Таблица 1.

ВЛИЯНИЕ УДОБРЕНИЙ НА КОЛИЧЕСТВО ЭЛЕМЕНТОВ ПИТАНИЯ В ОРОШАЕМЫХ СЕРО-БУРЫХ ПОЧВАХ, МГ / КГ (СРЕД. за 2018-2020 гг.)

Из Рисунков 1-2 видно, что количество нитратов и аммиака, поглощенных почвой под овощными бобами, увеличивалось с увеличением количества удобрений в вариантах, но снижалось во всех вариантах до финальной стадии развития по фазам.

Рисунок 1. Зависимость количества азота в растении от количества нитратов в почве во время фазы куста.

Данные о динамике минерального азота по фазам развития культуры показывают, что его содержание на неудобренных вариантах ниже, чем на удобренных [15].

Наивысшая доза удобрений N90P60K60 в данном варианте составляет 7,2 мг/кг (40,2%), 5,9 мг/кг (38,1%) в фазе цветения и 7,0 мг/кг (48,1%) в фазе полного созревания, что соответствует поглощенному аммиаку 8,7 мг/кг (40,1%), 7,4 мг/кг (40,0%) и 6,5 (42,3%).

Рисунок 2. Зависимость количества азота в растении от количества нитратов в почве во время фазы цветения.

По результатам исследований, проведенных в 2018-2020 годах, были рассчитаны окончательные пределы погрешности выборки с вероятностью 95% от среднего количества нитратов и аммиака в почве.

По результатам расчета количество нитрата составило 12,8 мг/кг, дисперсия -- 1,65, стандартное отклонение -- 1,285 мг/кг, коэффициент вариации -- 10,0%, абсолютная ошибка -- 0,287 мг/кг; относительная погрешность -- 2,25% и пределы погрешности выборки 12,8 ± 0,600 (12,2^13,4) мг/кг, 15,4 мг / кг по количеству аммиака; 1965 мг/кг; 1,402 мг/кг; 9,08%; 0,313 мг/кг; 2,03% и 15,4 ± 0,654 (14,7^16,1) мг/кг.

Азот и фосфор являются важными макроэлементами, и, когда их не хватает в почве, они ограничивают урожайность и могут быть устранены с помощью неорганических удобрений [4].

Установлена корреляция между процентным содержанием азота в овощных бобах и количеством нитратов в почве, которая варьировала в зависимости от стадии развития растения. Эта зависимость находилась между r=0,923-0,965 и коэффициентом детерминации 0,852-0,931, в зависимости от фаз прорастания, цветения и полной зрелости растения (Рисунки 1-3).

По коэффициенту детерминации можно сказать, что 85-93% накопления азота в растениях обусловлено нитратами в почве, а 7-15% -- другими факторами. Среди этих зависимостей уравнения корреляции-регрессии в зависимости от фаз развития растения определены и представлены следующим образом:

-фаза ветвления: y = 0,0689x + 0,362;

-фаза цветения: y = 0,0725x + 0,1536;

-фаза полного созревания: y = 0,0947x + 1,7226.

Рисунок 3. Зависимость количества азота в растении от количества нитратов в почве во время фазы созревания.

Можно сделать вывод, что в зависимости от стадии развития овощных бобов в растении образуется 0,0689-0,0947% азота за счет 1 г нитрата в почве.