CC BY
36
ПЛОДОРОДИЕ
&-
УДК 631.41:631.8:634.1
Содержание микроэлементов в черноземе выщелоченном под плодовыми насаждениями при внесении органо-минеральных удобрений
Н.Н. СЕРГЕЕВА, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Н.Г. ПЕСТОВА, научный сотрудник О.В. ЯРОШЕНКО, кандидат сельскохозяйственных наук, научный сотрудник (e-mail: [email protected]) Северо-Кавказский зональный НИИ садоводства и виноградарства, ул. 40 лет Победы, 39, Краснодар, 350901, Российская Федерация
Актуальность системного агрохимического мониторинга в условиях монокультуры обусловлена необходимостью получения новых знаний о динамике изменения показателей почвенного плодородия чернозема выщелоченного южно-европейской фации равнинной геоморфологической зоны Западного Предкавказья. В этой связи основная цель нашего исследования - изучение содержания и распределения подвижных форм микроэлементов (Mn, Zn, Cu, B) в основном корнеобитаемом горизонте почвы сада (горизонт А; 0-60 см), в том числе при локальном внесении органо-минеральных бесхлорных удобрений пролонгированного действия. В процессе отбора и анализа почвенных образцов использовали общепринятые методики и ГОСТы. Содержание подвижных форм микроэлементов исследовали в вытяжке ацетатно-аммонийного буфера рН 4,8 при соотношении почва/раствор 1:10. Для конкретного водно-теплового режима региона в границах массива сада 1996 г. посадки было установлено, что в горизонте 0-23/25 см содержание органического вещества (3,43-4,25 %), обменных катионов Ca2+ и Mg2+ (23,224,4 и 5,4-6,9 ммоль/100 г), показателей кислотности почвенного раствора (рНвод 6,4-6,9; Нг 2,99-4,42 мг-экв/100 г) характерно для изучаемого подтипа черноземов. На этом фоне в условиях монокультуры сада не выявлено значительных изменений содержания и распределения микроэлементов в зоне основного сосредоточения активных корней слаборослой яблони (горизонт почвы А), в сравнении с установленными ранее
значениями для регионального подтипа черноземов выщелоченных. Распределение марганца в горизонте А было равномерным, изменялось в пределах от 35,9 до 50,5 мг/кг. Доля подвижного Zn варьировала в диапазоне 0,211,58 мг/кг. Подвижные формы меди в верхнем слое в 2-2,3 раза превышали величину этого показателя на глубине 25-60/63 см. На третий год после локального внесенияоргано-минеральных удобрений пролонгированного действия в горизонте почвы А наблюдалось существенное увеличение содержания подвижных форм микроэлементов в прикорневой зоне деревьев.
Ключевые слова: микроэлементы, подвижные соединения микроэлементов, черноземы выщелоченные, органо-минеральные удобрения, плодовый агроценоз.
Для цитирования: Сергеева Н.Н., Пе-стова Н.Г., Ярошенко О.В. Содержание микроэлементов в черноземе выщелоченном под плодовыми насаждениями при внесении органо-минеральных удобрений// Земледелие. 2016. № 1. С. 11-14.
Сельскохозяйственное производство Краснодарского края расположено в основном в равнинной части, почвы которой сформированы на однородных по химическому составу лессовидных отложениях. Наиболее ценны в агрономическом отношении, в том числе для возделывания плодовых культур, черноземы выщелоченные южно-европейской фации: очень теплые, кратковременно и периодически промерзающие только в верхнем горизонте, что отличает их от других черноземов России [1-3].
Современные почвообразовательные процессы обусловлены влиянием сельскохозяйственных культур и климатическими особенностями региона, характеризующимися значительным расширением диапазонатермических параметров. На этом фоне в гумусовом горизонте чернозема выщелоченного происходит усиленное накопление влаги
из-за малой подвижности воды при низких температурах зимой и систематическое повышение увлажнения в весенний период. Летом запасы влаги уменьшаются, почва пересыхает, происходит разрыв капиллярных связей и нарушение процесса поступления влаги из нижележащих слоев почвы в силу преобладания капиллярной порозности (до 85% по отношению к некапиллярной). В таких условиях наблюдается значительное уплотнение почвы,несмотря на известную способность корневых систем многолетних древесных растений к ее разрыхлению и, тем самым, уменьшению плотности [4]. В результате на фоне снижения уровня влагообеспеченности плодовых культур в зоне основного сосредоточения активных корней уменьшается доступность минеральных элементов, в том числе поступающих с удобрениями,нарушая процесс корневого питания в период формирования урожая и дифференциации почек. В этой связи актуальны исследование агрохимического направления проблем почвенного плодородия, позволяющее установить уровень ресурсного потенциала агроландшафта, и системный мониторинг в условиях монокультуры [5-8].
Несмотря на высокий уровень потенциального плодородия чернозема выщелоченного, содержание подвижных форм макро- и микроэлементов в почве невелико и обусловлено наличием прочных органо-минеральных соединений, а поступающие с органо-минеральными удобрениями на основе торфа элементы входят во внутреннюю структуру хелатных комплексов, обладающих частичной способностью к обменным реакциям. В этой связи основной целью нашего исследования стало изучение содержания и распределения подвижных форм микроэлементов (МЭ) в основном корнеобитаемом горизонте почвы сада (0-60 см) в период минимального поступления атмосферных осадков, в том числе при локальном е внесении органо-минеральных удо- | брений (ОМУ) пролонгированного д действия. е
Объектом исследования были чер- | ноземы выщелоченные, очень теплые, № кратковременно промерзающие, ма- ю логумусные сверхмощные, располо- м женные в равнинной геоморфологи- ® ческой зоне Западного Предкавказья. 6
(О
о
СЧ
Ф S
ш
4
ш ^
5
о СО
Изучали влияние локального внесения органо-минеральных удобрений на содержание подвижных форм МЭ в горизонте А, где в основном сосредоточены корни слаборослой яблони, в массиве сада 1996 г посадки (предшественник - виноградник) на территории ОПХ «Центральное» (г Краснодар).
За период исследований (20092010 гг.) годовая сумма температур воздуха выше 10°С составляла 4209,8-4750,7°С, на глубине 0,2 м - 4811-5134°С. Период с отрицательными температурами на поверхности почвы не превышал 43-49 дн., на глубине 0,2 м - отсутствовал. Безморозный период был равен 320-327 дн. Минимальная температура воздуха отмечена в январе (-19°С), максимальная - в июле (+36,2-38,3°С). За год выпадало 724-766 мм осадков, в том числе в период с температурой воздуха выше 10°С - 328,0-359,3 мм.
В 2007 г. в саду было внесено органо-минеральное гранулированное удобрение «Универсальное» (доза 5,5 т/га) производства ОАО «Буйский химический завод», массовая доля азота в котором составляет 7%, общих фосфатов - 7%, калия в пересчете на К2О - 8,2%, магния в пересчете на Мд2О - 8,2%, воды - 7,9%, гуминовых соединений (С м ) - 2,5%, микроэлементов: Мо - 0г,003%, Mn - 0,07, Cu - 0,01, Zn - 0,01, B - 0,02%.
На первом этапе работы для характеристики пространственной изменчивости содержания подвижных форм МЭ в горизонте А послойно отбирали (буром С.Ф. Неговелова) и анализировали образцы в границах всего массива сада.
На втором этапе были заложены разрезы почв для химического и морфологического исследования почвы и характера локализации ОМУ. Их располагали вдоль рядов, ориентированных с севера на юг, на расстоянии 1,0-1,2 м от штамбов деревьев. В образцах определяли: рН водной вытяжки, гидролитическую кислотность, содержание обменных Са2+ и Mg2+, гумуса - по общепринятым методикам и ГОСТам [9-12]. Подвижные формы МЭ определяли в вытяжке ацетатно-аммонийного буфера рН 4,8 (соотношение почва/раствор -1:10). Исследования осуществляли с применением спектрофотометра атомно-эмиссионного Optima 2100 DV. Согласно технической документации фирмы-производителя, точность прибора (погрешность) < 1%, чувствительность определения - 1-2 мкг/дм3. Вариационно-статистическую обработку данных проводили по Доспехову с использованием Microsoft Excel.
Исследуемые почвы характеризуются тяжелым гранулометрическим составом (физической глины до 70%, фракции ила до 40%). Повышенное содержание иловатой фракции наиболее выражено в горизонте В. Это обусловлено выносом иловатых частиц из верхних горизонтов в соответствии с особенностями гидрологического режима [3].
Горизонт А почвенных разрезов, заложенных в 2009-2010 гг., характеризовался следующими морфологическими признаками: А - 0-20/
^ пах '
25 см - черно-серый, влажный, глинистый, зернисто-комковатый,слабо уплотненного сложения, корни, ка-пролиты, червороины, не вскипает, переход постепенный; А - 25-60/63 см - темно-серый, остальные признаки аналогичны перечисленным ранее.
Содержание гумуса в верхнем горизонте составляет 3,43-4,25%. Далее вниз по профилю его количество уменьшается до 2,83-2,87%.
В границах мониторингового участка количество обменного Са2+ в горизонте Апах варьирует в пределах 23,224,4 ммоль/100 г почвы, обменного Мд2+ - 5,4-6,9 ммоль/100 г почвы. В горизонте А - соответственно 23,426,2 и 6,2-7,2 ммоль/100 г почвы. Реакция рН почвы составляет
^ 1 вол
6,37-6,90, гидролитическая кислотность - 2,99-4,42 мг-экв/100 г почвы. Влажность почвы (от ППВ) на глубине 20 см и расстоянии 1,0-1,2 м от штамбов деревьев в летний период с наибольшей напряженностью гидротермических факторов равна 26,4-30,2%. Полученные данные свидетельствуют об относительной однородности почвенных условий мониторингового участка. На этом фоне было изучено содержание МЭ в горизонте А.
Из всех анализируемых микроэлементов самыми значительными запасами в гумусовом горизонте черноземов выщелоченных характеризовался марганец. При этом содержание его подвижных форм (35,9 до 50,5 мг/кг) не превышает 6-10% от валовых запасов [13]. Результаты исследований показали равномерное распределение подвижного марганца в горизонте А как в границах мониторингового участка, так и по всему массиву сада.
Среднее содержание валового цинка в горизонте А+В составляет более 900 кг/га [13]. Однако, согласно литературным источникам, подвижного Zn в черноземах Кубани очень мало - 0,15-0,25 мг/кг [3]. Результаты наших исследований показывают, что в изучаемой почве в условиях монокультуры сада имеют место значи-
Рисунок. Сосредоточение корней в зоне локализации ОМУ на границе горизонтов Ат и А (зона от 20-25 до 40-45 см, в трехкратной товторности).
тельные различия между количеством подвижного Zn в горизонтах Апах и А. Варьирование величины этого показателя находилось в диапазоне от 0,21 до 1,58 мг/кг.
Распределение меди в исследуемой части почвенного профиля обусловлено ее многолетним накоплением, связанным с обработкой деревьев средствами защиты, в состав которых входит этот элемент: содержание подвижных форм Си в горизонте Апах было в 2-2,3 раза выше, чем в горизонте А.
Количество водорастворимого бора в черноземах Кубани не превышает 0,6-1,2 мг/кг [3]. При этом экспериментальные данные свидетельствуют о значительных различиях его содержания в границах массива сада как в горизонте Апах (0,320,88 мг/кг), так и на глубине до 60 см (0,38-1,13 мг/кг).
Средняя концентрация подвижных форм Мп в горизонте Апах почвы сада составляла 42,43 мг/кг, в горизонте А - 47,05 мг/кг; Zn - 1,58 и 0,39; Си -3,68 и 1,40; В - 0,88 и 0,70 мг/кг соответственно.
При внесении ОМУ отдельные химические показатели почвы, связанные с характером локализации удобрения, значительно изменились. На рисунке представлены участки раз-
Содержание обменных форм Са2+ в горизонте Апах уменьшилось до 20,6-22,6 ммоль/100 г почвы; Мд2+ - возросло до 6,2-7,5 ммоль/100 г почвы. В горизонте А величины этих показателей составили соответственно 22,4-25,6 и 6,97,9 ммоль/100 г почвы.
На фоне естественного плодородия почвы и при использовании ОМУ установлено наличие корреляционных связей разной силы между гидролитической кислотностью и содержанием обменных форм кальция. В варианте без удобрений коэффициент детерминации обратной линейной зависимости между этими показателями в горизонтах А и А был равен
^ пах. ^
соответственно 0,92 и 0,74-0,94, а при внесении ОМУ - 0,70 и 0,36-0,63.
Исследование характера взаимосвязи гидролитической кислотности и содержания обменного магния показало, что в горизонтах А и А
пах.
на фоне естественного плодородия почвы коэффициент детерминации криволинейной зависимости составлял соответственно 0,88 и 0,76-0,85, а при использовании ОМУ взаимосвязь между показателями отсутствовала.
Анализ содержания подвижных форм МЭ в почве выявил существенное увеличение их концентрации после применения ОМУ (см. табл.).
Содержание и распределение подвижных форм микроэлементов в связи
с применением ОМУ
Горизонт Вариант X, мг/кг S^v) S^v), % НСР0,05 Sх, %
Mn
А пах. без удобрений 42,50 0,342 0,80 1,31 0,63
0-20/25 см А 20-60/63 см применение ОМУ без удобрений применение ОМУ 87,30 51,40 251,55 0,612 0,594 1,511 0,70 1,16 0,60 3,54 0,73
Zn
Апах без удобрений 1,22 0,017 1,40 0,06 1,31
0-20/25 см применение ОМУ 1,78 0,011 0,62
А без удобрений 0,72 0,018 2,59 0,04 1,70
20-60/63 см применение ОМУ 0,89 0,010 1,15
Cu
А пах. 0-20/25 см А 20-60/63 см без удобрений применение ОМУ без удобрений применение ОМУ 2,69 3,51 2,35 2,40 0,013 0,048 0,029 0,017 0,49 1,37 1,22 0,71 0,09 0,03 0,87 0,44
В
Апах без удобрений 0,54 0,006 1,21 0,05 1,92
0-20/25 см применение ОМУ 0,98 0,015 1,52
А без удобрений 0,94 0,009 0,91 0,04 1,00
20-60/63 см применение ОМУ 1,29 0,011 0,86
резов (0-40/45 см) с признаками локализации ОМУ на глубине от 20-25 до 40-45 см в виде вкраплений от светло-коричневого до темно-коричневого цвета и сосредоточением в этой зоне большого количества активных и проводящих корней яблони.
В зоне локального применения ОМУ реакция рНвод почвы на границе горизонтов Апах и А снизилась до 6,04-4,86, а гидролитическая кислотность достигла 4,9212,20 мг-экв/100 г почвы.
Таким образом, в условиях монокультуры сада содержание подвижных форм Мп в горизонте А (основная зона распространения активных корней слаборослой яблони) чернозема выщелоченного при указанных термических и гидрологических параметрах в среднем составляет 51,4 мг/кг, Zn - 0,72, Си - 2,5 и В - 0,94 мг/кг, то есть не выходит за пределы установленных ранее величин, свойственных этому подтипучерноземов. Локальное внесение ОМУ пролон-
гированного действия существенно увеличивает количество подвижных форм МЭ по всему профилю горизонта А, создавая очаги их повышенного концентрации в прикорневой зоне плодовых деревьев.
Удобрение не только играет роль дополнительного источника доступных для растений МЭ, но и способствует локальному подкислению почвенного раствора, а также изменению состава обменных катионов. На третий год после внесения ОМУ наблюдается его локализация на границе горизонтов Апах и А. Все эти изменения характерны для почв сельскохозяйственного использования и не связаны с масштабной динамикой физико-химических свойств, присущих чернозему выщелоченному, который обладает высокой естественной буферной способностью.
Литература.
1. Классификация и диагностика почв СССР / В.В. Егоров, В.М. Фридланд, Е.Н. Иванова [и др.]. М.: Колос, 1977.- 221 с.
2. Почвы Краснодарского края, их использование и охрана / В.Ф. Вальков, Ю.А. Штомпель, И.Т. Трубилин [и др.]. Ростов н/Д, 1996. 193 с.
3. Симакин А.И. Агрохимическая характеристика Кубанских черноземов. Краснодар, 1969. 278 с.
4. Карпачевский Л.О., Боровинская Л.Б., Хайдапова Д.Д. Роль корневых систем в почвообразовании в сухой степи // Почвоведение. 1994. № 11. С. 77-84.
5. Козак Н.В. Проблемы плодородия почв в садоводстве // Почвоведение. 1993. № 8. С. 60-66.
6. Протасов Н.А., Голубев И.М. Микроэлементы в ландшафтах Тамбовской области и биогеохимическое районирование ее территории // Почвоведение. 1996. № 12. С. 1459-1466.
7. Микроэлементы в почвах сопряженных ландшафтов каменной степи различной степени гидроморфизма / Д.И. Щеглов, Н.С. Горбунов, Л.А. Семенова, О.А. Хатунцева // Почвоведение. 2013. № 3. С. 282-290.
8. Кирюшин В.И. Классическое наследие и современные проблемы агро-почвоведения // Почвоведение. 1996. № 3. С. 269-276.
9. ГОСТ 26423-85. Почвы. Метод определения удельной электрической проводимости, рН и плотного остатка водной вытяжки.
10. ГОСТ 26212-91. Почвы. Определение гидролитической кислотности по методу Каппена в модификации ЦИНАО. е
11. ГОСТ 26487-85. Почвы. Определе- М ние обменного кальция и обменного (под- е вижного) магния методами ЦИНАО. е
12. ОСТ 26213-91. Почвы. Методы И определения органического вещества. е
13. Гончаренко В.Н. Ландшафтно- 2 геохимические особенности распаханных 1 территорий южнорусских степей: авто- 2 реф. дис. ... канд. геогр. наук. Москва, 2 1985. 25 с. 6
