Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,775

СОДЕРЖАНИЕ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПИТАНИЯ В ПОЧВЕ ПОД ЧАЙНЫМИ НАСАЖДЕНИЯМИ АДЫГЕИ В УСЛОВИЯХ ОРОШЕНИЯ

Добежина С.В. 1
1 ФГБНУ ВНИИ цветоводства и субтропических культур
Использование мелкодисперсного орошения на чайных плантациях в условиях Адыгеи показало высокую эффективность этого метода. Под влиянием полива урожайность чайных насаждений возросла в среднем за три года на 65 % и составила 56,25 ц/га, тогда как без полива – 34,09 ц/га. Влажность почвы поддерживалась в оптимальном диапазоне (72–84,7 % от наименьшей влагоемкости), тогда как без полива установлен дефицит влаги у растений чая (влажность почвы снизилась до 47,6 % от наименьшей влагоемкости). На основе агрохимического обследования установлено, что почва опытного участка – бурая лесная слабоненасыщенная, сформированная на делювиальных суглинках. По степени кислотности входит в разряд среднекислых (рН kcl 4,30 ± 0,21…4,67 ± 0,55), степень насыщенности основаниями увеличивается с глубиной (14,36…52,26 %). До закладки опыта почва имела низкую обеспеченность азотом, фосфором и калием. Внесение минеральных удобрений повысило уровень обеспеченности элементами питания в начале листосборного периода в слое 0–20 см до среднего: N-NO3+N-NH4 29,22…31,15 мг/100 г почвы; подвижного фосфора 20,25…28,09 мг/100 г почвы; подвижного калия 12,37…13,34 мг/100 г почвы. Результаты дисперсионного анализа показали, что до поливов (май, июль) различий между вариантами не выявлено. После поливов в конце листосборного периода происходит существенное снижение подвижных соединений фосфора (Fфакт = 16,34 > Fтабл. = 4,49) и калия (Fфакт = 11,86 > Fтабл. = 4,49). Значительное снижение, по сравнению с контролем, содержания минеральных форм азота в корнеобитаемом слое почвы также отмечено в конце листосборного периода, что обусловлено более интенсивным выносом этого элемента при возросшей массе урожая.
почвы
Адыгея
элементы питания (N
P
K)
чай
удобрения
мелкодисперсное орошение
1. Добежина С.В., Беседина Т.Д., Туов М.Т., Пчихачев Э.К. Обоснование необходимости орошения чайных плантаций в Адыгее на основе оценки почвенных и климатических условий // Вестник АПК Ставрополья. 2015. № 4 (20). С. 155–161.
Dobezhina S.V. Besedina T.D., Tuov M.T., Pchihachev E.K. Necessity for irrigation of tea plantations in Adygea based on the assessment of soil and climatic conditions // Vestnik APK Stavropol’ya. 2015. № 4 (20). Р.155–161 (in Russian).
2. Добежина С.В. Изучение агроэкологических особенностей культуры чая в условиях Адыгеи для разработки инновационной технологии возделывания // Инновационные процессы в науке и образовании: монография / Под ред. Г.Ю. Гуляева. Пенза: МЦНС «Наука и Просвещение». 2017. Глава 16. С. 168–184.
Dobezhina S.V. The study of agroecological traits of tea culture in Adygea conditions for the development of innovative cultivation technology // Innovative processes in science and education: monograph / Pod red. G.Yu. Gulyaeva. Penza: MCNS «Nauka i Prosveshchenie». 2017. Glava 16. P. 168–184 (in Russian).
3. Сторчоус В.Н. Влияние орошения на изменение свойств почвы при выращивании многолетних культур в условиях Крыма // Ученые записки Крымского федерального университета им. В.И. Вернадского. Серия «География. Геология». 2015. Т. 1 (67). № 2. С. 42–51.
Storchous V.N. Influence of irrigation on the soil properties when growing perennial crops in the conditions of Crimea // Uchenye zapiski Krymskogo federal’nogo universiteta im. V.I. Vernadskogo. Seriya «Geografiya. Geologiya». 2015. T. 1 (67). № 2. P. 42–51 (in Russian).
4. Кузин А.И., Пугачев Г.Н., Захаров В.Л., Трунов Ю.В., Соловьев А.В., Тарова З.Н. Влияние капельного орошения на изменение физических и химических свойств почвы // Научный журнал КубГАУ. 2017. № 129 (05). URL: http://ej.kubagro.ru/2017/05/pdf/85.pdf (дата обращения: 19.11.2018).
Kuzin A.I., Pugachev G.N., Zaharov V.L., Trunov Yu.V., Soloviev A.V., Tarova Z.N. The effect of drip irrigation on changes in the physical and chemical properties of the soil // Nauchnyj zhurnal KubGAU. 2017. № 129 (05). URL: http://ej.kubagro.ru/2017/05/pdf/85.pdf (date of access: 19.11.2018) (in Russian).
5. Несват А.П. Влияние орошения на водно-физические свойства темно-каштановых почв // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2011. № 4 (32). Т. 4. С. 57–58.
Nesvat A.P. The effect of irrigation on the water-physical properties of dark chestnut soils // Izvestiya Orenburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2011. № 4 (32). P. 57–58 (in Russian).
6. Кудеяров В.Н. Башкин B.Н., Кудеярова А.Ю., Бочкарёв А.Н. Экологические проблемы применения минеральных удобрений. М.: Наука, 1984. 214 с.
Kudeyarov V.N., Bashkin V.N., Kudeyarova A.Yu., Bochkaryov A.N. Ecological problems of the application of mineral fertilizers. M.: Nauka, 1984. 214 р. (in Russian).
7. Исмаилова Х.Р. Технология мелкодисперсного (аэрозольного) орошения в условиях Апшерона Азербайджана // Вестник Белорусской государственной сельскохозяйственной академии. 2016. № 3. С. 110–113.
Ismailova H.R. The technology of fine (aerosol) irrigation in the conditions of Absheron Azerbaijan // Vestnik Belorusskoj gosudarstvennoj sel’skohozyajstvennoj akademii. 2016. № 3. Р. 110–113 (in Russian).
8. Добежина С.В., Беседина Т.Д., Пчихачев Э.К. Особенности водного и питательного режима растений чая в условиях Адыгеи // Новые технологии. 2017. № 3. С. 93-104.
Dobezhina S.V., Besedina T.D., Pchihachev E.K. Peculiarities of Water and Nutrient Regime of Tea Plants under the Conditions of Adygea // Novye tekhnologii. 2017. № 3. Р. 93–104 (in Russian).
9. Методические указания по технологии возделывания чая в субтропической зоне Краснодарского края / сост. Т.П. Алексеева, П.М. Бушин, В.В. Воронцов и др. Сочи: НИИГСиЦ, 1977. 80 с.
Guidelines for the cultivation of tea in the subtropical zone of the Krasnodar Region / sost. T.P. Alekseeva, P.M. Bushin, V.V. Voroncov i dr. Sochi: NIIGSiC, 1977. 80 р. (in Russian).
10. Малюкова Л.С., Козлова Н.В., Притула З.В. Система удобрений плантаций чая в субтропиках России. Сочи: ГНУ ВНИИЦиСК, 2010. 45 с.
Malyukova L.S., Kozlova N.V., Pritula Z.V. The system of tea plantation fertilizers in the subtropics of Russia. Sochi: GNU VNIICiSK, 2010. 45 р. (in Russian).
11. Практикум по агрохимии / Под ред. В.Г. Минеева. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2001. 689 с.
Workshop on agrochemistry / Pod red. V.G. Mineeva. M.: Izd-vo Mosk. un-ta, 2001. 689 р. (in Russian).
12. Практикум по почвоведению / ред. Н.Ф. Ганжары. М.: Агроконсалт, 2002. 280 с.
Workshop on soil science / red. N.F. Ganzhary. M.: Agrokonsalt, 2002. 280 р. (in Russian).
13. Малюкова Л.С. Оптимизация плодородия почв и применения минеральных удобрений при выращивании чая в России // Под ред. В.Г. Минеева. Сочи: ГНУ ВНИИЦиСК Россельхозакадемии, 2014. 416 с.
Malyukova L.S. Optimization of soil fertility and the use of mineral fertilizers in the cultivation of tea in Russia // Pod red. V.G. Mineeva. Sochi: GNU VNIICiSK Rossel’hozakademii, 2014. 416 р. (in Russian).

Современное агротехническое и мелиоративное состояние почв под чайными насаждениями в Республике Адыгея свидетельствует о недостаточно рациональном подходе к решению проблем, возникающих при использовании земельных и водных ресурсов, что ведет к низкой по зоне урожайности (20 ± 5 ц/га). Одним из основных приемов интенсификации чаеводства в Республике Адыгея является орошение и внесение минеральных удобрений. В условиях дефицита водных и энергетических ресурсов требуется разработка современных ресурсосберегающих экологически безопасных технологий [1, 2].

Научные исследования и практика показывают, что на некоторых мелиоративных системах происходит развитие процессов, ухудшающих физические свойства почвы, потеря комковато-зернистой структуры, развитие слитизации, увеличение удельной и объемной плотности, снижение влагонакопительной способности и аэрации. При орошении большими поливными нормами часто происходит вымывание подвижных питательных элементов, органических кислот и минеральных коллоидов в нижележащие горизонты, снижение гумуса в почвах [3–5]. По данным Кудеярова (1984), с 1 мм смытой почвы с гектара выносится 10–20 кг азота, 10 кг фосфора и 100–200 кг связанного углерода [6].

Чайные плантации Адыгеи размещены на склонах гор и в холмистой местности, поэтому важно при выборе способа орошения учитывать фактор ирригационной эрозии.

Наиболее перспективным ресурсосберегающим способом полива является мелкодисперсное орошение. Мелкодиспергированная вода увлажняет приземный слой воздуха, надземную часть растений и частично поверхность почвы. При этом способе значительно снижается норма полива, полностью отсутствует поверхностный сток и глубинная фильтрация, сохраняется структура и физические свойства почвы [7]. Создается благоприятный микроклимат в экосистеме чайного куста: понижается температура воздуха на уровне чайной шпалеры до оптимальных значений 23–25 °С, увеличивается относительная влажность воздуха на 15–30 %, влажность почвы поддерживается в диапазоне 77,8–82,3 % от наименьшей влагоемкости, при котором корневая система растений не испытывает недостатка влаги [8].

Цель исследования: изучить влияние мелкодисперсного способа полива на продуктивность культуры чая и питательный режим в агроценозе чайной плантации в предгорных условиях Адыгеи.

Материалы и методы исследования

Исследования проведены в 2015–2018 гг. в Майкопском районе на базе Адыгейского филиала ФГБНУ ВНИИЦиСК на полновозрастных чайных плантациях сорта-популяции «Кимынь». Схема опыта наложена в 2016 г. и включала следующие варианты:

Вариант I – контроль (без орошения) + N250 P100 K100 кг/га д.в.

Вариант II – мелкодисперсное орошение с разовой поливной нормой 20 м3/га + + N250 P100 K100 кг/га д.в.

Схема посадки 1,5*0,33 м. Опытные делянки по 15 растений (5 погонных метров) в трёхкратной повторности.

Удобрения внесены согласно методическим указаниям по технологии возделывания чая [9]: перед началом вегетации (в апреле) внесено 60 % азота, 100 % фосфора и калия с заделкой в почву, подкормка (40 % азота) проведена в июне. В качестве удобрения использовалась нитроаммофоска с добавлением аммиачной селитры при основном внесении. Дозы удобрений установлены после агрохимического обследования почвы опытного участка с учётом урожайности плантации и уровня обеспеченности элементами питания перед закладкой опыта, согласно существующим рекомендациям [9, 10].

Мелкодисперсный полив (МДП) осуществлялся с помощью снегогенератора (снежной пушки) (рис. 1), возможности которого заключаются не только в производстве снега зимой, но и мелкодисперсном орошении летом, при котором корректируются параметры окружающей среды (температура воздуха, относительная влажность воздуха и почвы).

dob1.tif

Рис. 1. Снегогенератор (снежная пушка) модель ESG-305 в работе

В критические для чайного растения периоды (июль, август), сопровождающиеся высокими температурами воздуха (30…38 °С) и отсутствием осадков, был проведен мелкодисперсный полив продолжительностью по 10 мин каждый час с интервалом 50 мин с 11 до 16 ч.

До закладки опыта и внесения удобрений на опытном участке в 2015 г. проведено почвенное обследование, отобраны образцы почвы на глубину 0–20, 20–40, 40–60 см с 15 точек, в которых определены следующие свойства: рНkcl – потенциометрическим методом; гумус – по Тюрину в модификации Орлова и Гриндель; подвижный фосфор и калий - по Ониани; гидролитическую кислотность (Нг) – по Каппену; сумму обменных оснований (S) – по Каппену и Гильковицу; степень поглощенных оснований (V) – расчетным методом [11]. Водно-физические свойства почвы определены по разрезу: гранулометрический состав почвы – по Качинскому; наименьшую влагоемкость – методом рам, объемную массу – методом колец [12].

Для изучения влияния орошения на динамику содержания основных элементов питания (N, P, K) на опытном участке в 2016–2018 гг. по вариантам опыта отобраны почвенные образцы на глубину 0–20, 20–40, 40–60 см в течение листосборного периода май, июль, сентябрь. В почвенных образцах определяли: нитратный азот – дисульфофеноловой кислотой; аммиачный азот – реактивом Несслера; подвижный фосфор – по Ониани; подвижный калий – по Ониани [11]. Влажность почвы определяли термостатно-весовым методом. Образцы почвы отбирали на глубину корнеобитаемого слоя 0,6 м, послойно через 0,1 м на стационарных площадках до и после поливов, а также в течение листосборного сезона в зависимости от метеоусловий года [12]. Сбор и учет урожая проводили с мая по сентябрь согласно методическим указаниям по технологии возделывания чая [9]. Анализ метеорологических показателей проведен по данным метеостанции Майкопской опытной станции (МОС) ВИР. Обработка результатов исследований проведена с применением пакета программ Stаtistika-6.0 и Microsoft Excel.

Результаты исследования и их обсуждение

В результате почвенного обследования опытного участка установлено, что почва – бурая лесная слабоненасыщенная, малогумусная, сформированная на делювиальных суглинках. В табл. 1 приведены средние статистические показатели кислотно-основных свойств, содержания гумуса и подвижных форм питательных элементов в почве до закладки опыта.

Таблица 1

Агрохимические свойства бурой лесной почвы опытного участка, 22.05.2015 г.

Глубина, см

рН kcl

Гумус, %

Р2О5

К2О

Нг

S

V,

%

по Ониани, мг/100 г

мг-экв/100 г почвы

0–20

4,30 ± 0,21

2,92 ± 0,61

17,42 ± 3,85

8,24 ± 2,20

12,28 ± 0,53

2,06 ± 0,95

14,36

20–40

4,63 ± 0,45

1,76 ± 0,30

12,70 ± 0,95

5,45 ± 0,99

4,87 ± 0,34

2,57 ± 0,86

34,54

40–60

4,67 ± 0,55

0,46 ± 0,40

9,32 ± 0,61

5,24 ± 3,04

4,33 ± 0,19

4,74 ± 0,74

52,26

Исследуемая почва по степени кислотности входит в разряд среднекислых, степень насыщенности основаниями увеличивается с глубиной, что позволяет отнести ее к подтипу бурых лесных слабоненасыщенных. По гранулометрическому составу она классифицируется до глубины 50 см как легкосуглинистая, и среднесуглинистая ниже 50 см. По степени плотности почва характеризуется как рыхлая (объемная масса увеличивается с глубиной 1,0–1,27 г/см3).

В соответствии с ориентировочными градациями обеспеченности почв основными элементами питания почва имела низкую обеспеченность фосфором и калием на всю глубину корнеобитаемого слоя 0–60 см [9, 10].

Содержание подвижных форм питательных элементов в почвах изменяется в течение вегетационного периода под влиянием минеральных удобрений и орошения. Основным критерием эффективности этих агротехнических мероприятий является прибавка урожая.

До закладки опыта в 2015 г. средняя урожайность чайной плантации без полива и внесения удобрений составила 24,03 ± 0,80 ц/га.

Исследования 2016–2018 гг. показали, что мелкодисперсное орошение на фоне внесения минеральных удобрений в дозах N250 P100 K100 кг/га д.в. существенно увеличило продуктивность чайной плантации. В среднем за 3 года прибавка урожая составила 65 % (табл. 2).

Таблица 2

Урожайность чайной плантации, ц/га, 2016–2018 гг.

Вариант

Урожай, ц/га

2016 г.

2017 г.

2018 г.

Средний за 3 года

Контроль

39,5 ± 0,90

34,87 ± 0,31

27,62 ± 0,73

34,09

Полив

71,4 ± 0,25

46,24 ± 0,56

51,12 ± 0,99

56,25

% к контролю

180

133

185

165

Сумма осадков за период вегетации, в мм

704

476

395

 

Примечание. НСР05 = 9,04.

dob2.wmf

Рис. 2. Влияние мелкодисперсного полива на влажность почвы (данные 2017 г.)

Результаты дисперсионного анализа данных урожайности за три года показали, что между вариантами есть существенные различия, о чем свидетельствуют коэффициент Фишера фактический, значение которого выше табличного (Fфакт = 27,05 > Fтабл = 4,49).

Между урожайностью на контроле и количеством осадков выявлена тесная корреляционная связь (r = 0,989).

Установлено влияние мелкодисперсного полива на влажность почвы в корнеобитаемом слое растений чая (0–60 см) (рис. 2 на примере 2017 г.).

Оптимальной для большинства растений является влажность почвы в диапазоне от 70 до 100 % наименьшей влагоемкости (НВ). Влажность почвы ниже 70 % от НВ – это граничное значение влажности, при которой начинается угнетение ростовых процессов и снижение урожайности.

Своевременный мелкодисперсный полив растений чая способствовал поддержанию запасов почвенной влаги в оптимальном диапазоне (72–84,7 % от НВ), тогда как без полива влажность почвы с середины июля опустилась ниже граничного значения (70 % НВ) и достигла минимума в сентябре 47,6 % от НВ.

В табл. 3, 4 представлены данные по содержанию подвижных форм фосфора и калия в динамике листосборного периода чая по вариантам опыта.

Таблица 3

Содержание подвижного фосфора в почве в динамике листосборного сезона, в мг/100 г почвы

Вариант

Глубина, см

2016 г.

2017 г.

2018 г.

V

VII

IX

V

VII

IX

V

VII

IX

Контроль

0–20

26,69

17,26

9,26

26,05

18,22

9,03

20,32

16,99

17,11

20–40

13,63

13,49

7,18

16,00

10,08

11,02

15,05

7,07

12,36

40–60

9,34

11,11

8,57

9,82

6,87

7,29

11,36

4,11

9,80

МДП

0–20

26,87

17,16

3,28

28,09

21,79

9,11

20,25

10,73

5,55

20–40

15,14

14,48

6,14

16,18

10,32

5,49

8,40

12,68

3,64

40–60

7,18

6,39

10,2

10,05

5,54

6,02

4,36

8,46

2,48

Примечание. НСР05: май – 7,60; июль – 5,18; сентябрь – 2,20.

Таблица 4

Содержание подвижного калия в почве в динамике листосборного сезона, в мг/100 г почвы

Вариант

Глубина, см

2016 г.

2017 г.

2018 г.

V

VII

IX

V

VII

IX

V

VII

IX

Контроль

0–20

12,97

10,58

8,25

12,37

6,45

6,22

12,28

10,92

7,21

20–40

10,30

8,43

7,85

11,16

5,42

5,36

10,18

9,78

7,21

40–60

7,98

8,53

7,42

8,63

5,46

4,22

9,67

8,68

7,21

МДП

0–20

12,74

10,50

5,98

13,24

5,36

4,18

12,21

7,14

6,70

20–40

9,32

7,90

5,30

10,35

4,26

3,33

7,71

7,21

5,54

40–60

5,88

5,86

4,36

8,72

4,35

3,34

6,71

6,18

4,30

Примечание. НСР05: май – 2,25; июль – 2,01; сентябрь – 1,23.

Внесение минеральных удобрений способствовало повышению уровня обеспеченности подвижным фосфором и калием в верхнем слое (0–20 см) в начале листосборного периода до среднего (уровень обеспеченности по методу Ониани: фосфор подвижный 15–30 мг/100 г почвы; калий подвижный 10–15 мг/100 г почвы [9]).

Дисперсионный анализ данных не выявил существенных различий между вариантами по содержанию фосфора до полива в мае (Fфакт = 0,13 < Fтабл. = 4,49) и июле (Fфакт = 0,01 < Fтабл. = 4,49). К концу листосборного периода (сентябрь) на варианте с поливом происходит существенное снижение подвижных форм фосфора по сравнению с контролем. Различие между вариантами подтверждается коэффициентами Фишера: Fфакт = 16,34 > Fтабл. = 4,49.

Аналогичная тенденция отмечается и по содержанию подвижного калия. До полива различия по вариантам несущественны (май Fфакт = 0,82 < Fтабл. = 4,49; июль Fфакт = 3,32 < Fтабл. = 4,49), после полива – существенны (сентябрь Fфакт = 11,86 > Fтабл. = 4,49).

Таким образом, на орошаемых вариантах происходит усиленный вынос питательных элементов, что сопряжено с возросшей массой урожая чая.

Источником азотного питания растений является нитратный и аммиачный азот. Ранневесенние запасы их в почве под чайными насаждениями весьма незначительны (по данным 2016 г.):

в слое почвы 0–20 см 20–40 см

N-NH4+ (в кг/га) 96,40 83,74

N-NO3- (в кг/га) 72,00 32,86

Указанные уровни недостаточны для получения высокого урожая чайного листа. К тому же чай – листосборная культура, которая выносит большое количество азота с зеленой массой, поэтому азотным удобрениям принадлежит первостепенная роль при формировании урожая.

На рис. 3 и 4 представлено распределение по профилю почвы минеральных форм азота на чайной плантации на примере 2017 г. В 2016 и 2018 гг. наблюдалась аналогичная тенденция.

dob3.wmf

Рис. 3. Распределение аммиачного азота по профилю почвы в динамике листосборного периода чая, 2017 г.

dob4.wmf

Рис. 4. Распределение нитратного азота по профилю почвы в динамике листосборного периода чая, 2017 г.

Большая часть как аммиачного, так и нитратного азота сосредоточена в 20-сантиметровом слое почвы. В июле после июньской подкормки заметно возросло содержание нитратного азота. До полива существенных различий между вариантами не наблюдалось. Значительное снижение, по сравнению с контролем, содержания минеральных форм азота в корнеобитаемом слое почвы отмечено в конце листосборного периода на варианте с поливом, что обусловлено более интенсивным выносом этого элемента при возросшей массе урожая.

Заключение

Использование мелкодисперсного полива на чайных плантациях в условиях Адыгеи показало высокую эффективность этого метода. Под влиянием полива урожайность чайных насаждений возросла в среднем за три года на 65 % и составила 56,25 ц/га, тогда как без полива – 34,09 ц/га. Влажность почвы поддерживалась в оптимальном диапазоне 72–84,7 % от наименьшей влагоемкости, при котором растения чая не испытывают недостатка влаги. Установлено существенное снижение в конце листосбрного периода содержания подвижных форм основных элементов питания (N, P, K), что сопряжено с возросшей массой урожая.


Библиографическая ссылка

Добежина С.В. СОДЕРЖАНИЕ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПИТАНИЯ В ПОЧВЕ ПОД ЧАЙНЫМИ НАСАЖДЕНИЯМИ АДЫГЕИ В УСЛОВИЯХ ОРОШЕНИЯ // Успехи современного естествознания. – 2018. – № 11-2. – С. 241-247;
URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=36933 (дата обращения: 23.04.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674