1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Агрохимия
  4. № 3, 2021

Агрохимия, 2021, № 3, стр. 60-70

Миграция биогенных элементов в черноземе типичном при фертигации плодовых насаждений

Т. Г. Фоменко 1, *, В. П. Попова 1, Е. А. Черников 1, А. И. Дрыгина 1, И. А. Лебедовский 2, Д. В. Узловатый 2, А. Н. Мязина 2

1 Северо-Кавказский федеральный научный центр садоводства, виноградарства, виноделия
350901 Краснодар, ул. имени 40-летия Победы, 39, Россия

2 Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина
350044 Краснодар, ул. Калинина, 13, Россия

* E-mail: sad-fertigation@mail.ru

Поступила в редакцию 21.05.2020
После доработки 06.10.2020
Принята к публикации 11.01.2021

Полный текст (PDF)

Аннотация

Изучена сезонная динамика изменчивости агрохимических свойств почв плодовых насаждений и миграции питательных веществ в зоне локального внесения удобрений при систематическом применении фертигации. Сравнительное изучение трансформации свойств почв проведено в молодых и плодоносящих насаждениях яблони в динамике в основных фазах развития плодовых растений. Процесс миграции питательных веществ в увлажняемой зоне почвы моделировали, используя программное обеспечение Surfer 8, в начале, середине и при завершении поливного периода. Установлено увеличение содержания нитратного азота в почве в большей степени на расстоянии 20 см от точки внесения раствора минеральных удобрений и их выщелачивание в зимне-весенний период в результате выпадения обильных осадков. В зоне локального внесения удобрений распределение подвижного фосфора в большей степени зафиксировано в вертикальном направлении, особенно непосредственно под капельницами, обменного калия – в горизонтальном направлении. Выявлена статистически достоверная высокая корреляция увеличения содержания подвижного фосфора (r = 0.95) и обменного калия (r = 0.81) в почве непосредственно под капельницами. Высокое содержание этих элементов питания сохранялось продолжительное время, и, как правило, не ограничивалось одним вегетационным сезоном. Полученные результаты были основанием для усовершенствования методов оценки почвенного плодородия плодовых насаждений, возделываемых по интенсивным технологиям.

Ключевые слова: плодовые насаждения, фертигация, черноземные почвы, миграция биогенных элементов, моделирование почвенных процессов, агрохимические свойства почв.

ВВЕДЕНИЕ

Высокие температуры и низкая влажность воздуха летнего периода в условиях юга России оказывают стресовые воздействия на ростовые процессы и продуктивность плодовых растений: происходит преждевременное осыпание листьев и плодов, ухудшается закладка генеративных органов, что в итоге приводит к снижению урожайности [1]. Для оптимизации водного и пищевого режимов плодовых растений в этих условиях применяют автоматизированные системы капельного орошения, которые позволяют одновременно с поливной водой вносить минеральные удобрения (фертигация) [2]. Рациональное применение удобрений при фертигации обеспечивает контролируемое размещение питательных веществ в зоне основного расположения корней растений, сводя к минимуму миграцию питательных веществ за пределы основного корнеобитаемого слоя почвы [3].

Посредством фертигации возможно поддерживать оптимальную влажность почвы и подавать растениям небольшими дозами сбалансированное количество элементов питания на протяжении вегетационного периода в разные фазы развития плодовых растений [4–6]. Оптимизация водного и пищевого режимов при фертигации способствует улучшению микробиологической активности почвы и физиологического состояния деревьев, увеличению урожайности, повышению качества и экологической безопасности выращиваемой плодовой продукции [7–9].

Вместе с тем регулярное применение азотных удобрений при фертигации может приводить к интенсивной миграции нитратов в глубокие слои почвы и даже попаданию их в грунтовые воды [10, 11]. Для снижения вероятности выщелачивания нитратов в глубокие слои почвы внесение азотных удобрений при фертигации рекомендуют проводить в конце цикла орошения [3, 12]. Отдельными исследованиями установлено, что фертигация может приводить к формированию очагов повышенной концентрации подвижных форм аммония, фосфора и калия непосредственно под капельницами и созданию зон интенсивной удобренности [13–15]. Также есть сведения, что при фертигации наблюдают горизонтальную и нисходящую миграцию отдельных биогенных элементов питания от зоны непосредственно под капельницами в более глубокие слои почвы [16–18]. Эти данные свидетельствуют о том, что свойства почвы оказывают значительное влияние на фильтрацию воды и миграцию биогенных элементов в зоне локального внесения удобрений при фертигации плодовых насаждений [19–21]. Поэтому характер локального увлажнения почвы, процессы миграции питательных веществ и трансформации комплекса свойств орошаемых почв, полученные в разных почвенно-климатических условиях, могут существенно различаться.

В отличие от посевов полевых культур, в плодовых насаждениях в приствольных полосах часто почву обычно не рыхлят, только обрабатывают гербицидами [22]. Систематическое локальное внесение минеральных удобрений при фертигации может приводить к существенному накоплению биогенных элементов в почве под капельницами, что обусловливает высокую вариабельность параметров почв таких насаждений. В итоге корневая система каждого плодового растения одновременно располагается как в зонах локального внесения минеральных удобрений, так и за ее пределами, т.е. в зонах с различной степенью удобренности, наблюдается так называемая “равномерная неравномерность” [23].

Установление особенностей пестроты почвенного плодородия плодовых насаждений при фертигации является основным критерием, определяющим эффективность рационального и дифференцированного внесения минеральных удобрений [24]. Для определения достоверной степени неоднородности почвенного покрова в плодовых насаждениях трудно выбрать оптимальное место отбора представительной пробы почвы [25, 26]. В этих условиях необходимо учитывать миграцию биогенных элементов в зоне локального внесения удобрений, сезонную динамику изменчивости параметров почвенного плодородия, а также трансформацию свойств орошаемых почв плодовых насаждений в условиях интенсивного сельскохозяйственного использования. Невыполнение этих требований приводит к разработке малоэффективных систем применения фертигации в плодовых насаждениях и увеличению вероятности негативного воздействия на окружающую среду.

Несмотря на широкое применение систем капельного орошения в садоводстве в современных условиях недостаточно результатов системных исследований о происходящих процессах в почве орошаемых насаждений. Цель работы – установить закономерности миграции биогенных элементов в черноземе типичном при систематическом использовании фертигации в плодовых насаждениях. Понимание процесса миграции элементов питания и трансформации комплекса свойств почв необходимо для разработки методов объективной оценки почвенного плодородия и разработки оптимальных схем применения минеральных удобрений при фертигации плодовых насаждений.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследование проводили в условиях недостаточного увлажнения Прикубанской зоны плодоводства Краснодарского края в орошаемых интенсивных насаждениях яблони на базе ООО “Экватор-Агро” (ст. Роговская 45°43′36″N 38°47′18.00″E). Плодовые насаждения яблони Malus domestica представлены сортами зимнего срока созревания Голден Рейнджерс, Ренет Симиренко, Гала, Моди и др. на подвое М9 (клон Т337) различного возраста, 2015–2019 гг. посадки. Основная схема размещения деревьев 4.0 × 1.0 м. Почвенный покров опытного участка представлен черноземами типичными сверхмощными слабогумусными легкоглинистыми на лессовидных глинах (классификация 1977 г.).

Доза внесения удобрений при фертигации молодых насаждений яблони составляла N46P32K41 (1-й и 2-й год вегетации сада), в плодоносящих насаждениях с 3-го года вегетации – N69P46K62 (табл. 1). Фертигацию осуществляли в засушливые периоды каждые 3–4 сут, за вегетационный период было проведено 38 фертигаций с использованием преимущественно комплексных водорастворимых минеральных удобрений марок OLIGOMAX, AQUA DROP и SOLAR в сочетании с простыми водорастворимыми удобрениями.

Таблица 1.

Дозы внесения минеральных удобрений при фертигации опытных насаждений яблони, кг д.в./га

Сроки применения удобрений Количество фертигаций Дозы внесения в молодых насаждениях яблони Дозы внесения в плодоносящих насаждениях яблони
N P2О5 K2О N P2О5 K2О
Май 10 15.0 6.7 5.9 22.4 10 8.8
Июнь 10 15.1 4.2 10.4 22.5 6.3 15.5
Июль 10 10.8 11.1 12.5 16.1 16.6 18.6
Август 6 3.9 4.6 9.5 5.8 6.9 14.2
Сентябрь 2 1.3 1.5 3.1 1.9 2.3 4.7
Промывка системы (июль и сентябрь) – – 4.2 – – 4.2 –
Всего 38 46.1 32.3 41.4 68.7 46.3 61.8

Внесение минеральных удобрений при фертигации проводили в середине цикла капельного полива продолжительностью ≈30 мин. Затем продолжали капельный полив без внесения удобрений длительностью минимум 40 мин, при котором происходила промывка капельных линий поливной водой и доведение влажности почвы до оптимального уровня. Средняя поливная норма составляла 40 м3/га. Поливы назначали по результатам оценки запаса влаги в корнеобитаемом слое почвы на расстоянии 20 см от места падения капли при достижении предполивной влажности, соответствующей 60–70% НВ (наименьшей влагоемкости). Оптимальную влажность почвы поддерживали на уровне 80% НВ в пределах контуров увлажнения. Расчет поливной нормы при капельном орошении основан на доведении влажности почвы до оптимального значения в увлажняемом объеме [5].

Для изучения динамики изменения свойств почвы в зоне локального внесения удобрений отборы почвенных проб осуществляли регулярно на протяжении вегетационного периода в слое 0–30 см почвы непосредственно под капельницами, на расстоянии 20 см и 40 см от точки падения раствора питательных веществ, а также в центре междурядий плодовых насаждений. За вегетационный период 2019 г. проведено 5 отборов почвенных проб в основных фазах вегетации деревьев яблони: “мышиное ушко”, завязывание плодов, размер плода в диаметре 3–4 см “грецкий орех”, налив плодов и начало фазы созревания плодов. Применение этого подхода позволило установить влияние фертигации на временную изменчивость почвы, определить зоны интенсивного агрогенного воздействия и установить корреляцию трансформации свойств почвы садовых ценозов в зависимости от продолжительности применения фертигации.

Для установления закономерностей миграции элементов питания при фертигации отборы образцов почвы проводили в слоях 0–10, 10–30, 30–50, 50–70, 70–90 см непосредственно под капельницами и через каждые 10 см по направлению к центру междурядья от точки падения капли раствора питательных веществ в плодоносящих 5-летних насаждениях яблони в начале вегетационного периода до внесения минеральных удобрений (апрель), в середине вегетационного периода (июль) и в конце сезона после окончания применения удобрений (сентябрь). Образцы почвы отбирали с помощью малогабаритного почвенного бура Неговелова.

Оценку миграции элементов питания в зоне локального внесения минеральных удобрений производили путем сравнения коэффициентов эффективности их распределения (КЭФ). Коэффициент показывает равномерность горизонтального распределения элемента питания в почве относительно вертикального. Данный коэффициент определяли по формуле:

(1)
${{K}_{{{\text{ЭФ}}}}} = Н{\text{/}}L,$
где Н – максимальная глубина миграции элемента питания, см, L – максимальная ширина миграции элемента питания, см.

Лабораторно-аналитические исследования почвенных образцов проводили по следующим параметрам: содержание нитратов ионометрическим методом – по ГОСТу 26951-86, содержание обменного аммония – по ГОСТу 26489-85, содержание подвижных соединений фосфора и калия – по методу Мачигина в модификации ЦИНАО по ГОСТу 26205-91. Лабораторные анализы почвы проводили на современном приборном оборудовании. Для определения содержания нитратного азота использовали комплект “Микон-2” с иономером “ЭКСПЕРТ-001”, подвижного фосфора – фотометр фотоэлектрический КФК-3-01, обменного калия – пламенный фотометр ПФА-354.

Оценку полученных экспериментальных данных осуществляли с использованием методов математической статистики с применением дисперсионного анализа в программе Microsoft Office Excel 2003 согласно [27]. Построение 2D-диаграмм миграции элементов питания в зоне локального внесения минеральных удобрений проводили с использованием программного обеспечения Surfer 8 согласно [28].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Регулярное проведение фертигации в насаждениях яблони способствовало увеличению содержания нитратного азота в почве в большей степени на расстоянии 20 см от точки внесения раствора минеральных удобрений. Миграция нитратов обусловлена их постепенным выщелачиванием на периферию основной зоны увлажнения почвы при регулярном капельном орошении. Максимальное содержание нитратов в слое 0–30 см почвы в молодых насаждениях яблони установлено в фазе налива плодов яблони (123–191 мг/кг), в плодоносящих насаждениях – в фазе размер плода диаметром 3–4 см “грецкий орех” (118–146 мг/кг), когда была внесена основная часть дозы азота за вегетационный период (рис. 1). В период созревания плодов яблони наблюдали снижение содержания нитратного азота в зоне локального внесения минеральных удобрений.

Рис. 1.

Динамика изменения агрохимических свойств почв плодовых насаждений при длительном применении фертигации (слой 0–30 см почвы).

Содержание нитратного азота в почве сада на расстоянии 40 см от точки падения капли раствора питательных веществ существенно варьировало в течение вегетационного периода. В молодых насаждениях яблони содержание изменялось от 5.5 до 32.7 мг/кг почвы, что было существенно меньше, чем на периферии основной зоны увлажнения почвы. В плодоносящих насаждениях яблони наблюдали небольшие отличия миграции нитратов в зоне локального увлажнения почвы. Зоны локального увлажнения почвы в этом случае были практически закрыты листовым пологом деревьев яблони, в результате не происходило быстрого иссушения почвы в межполивной период, как это наблюдали в молодых садах. Поэтому на расстоянии 40 см от капельниц содержание нитратов иногда могло быть больше, чем на периферии основной зоны увлажнения почвы (12.8–80.6 мг/кг). Таким образом, в зоне локального увлажнения почвы плодоносящих насаждениях яблони отмечено более равномерное распределение нитратного азота.

В условиях Краснодарского края в зимне-весенний период при выпадении осадков происходит выщелачивание нитратов за пределы основного корнеобитаемого слоя в более глубокие слои почвы. Поэтому в весенний период перед началом активной вегетации деревьев яблони отмечено существенное снижение содержания нитратного азота в основной зоне увлажнения почвы. Таким образом, достоверной связи между обеспеченностью почвы нитратным азотом и продолжительностью применения фертигации в плодовых насаждениях не установлено. В содержании нитратного азота отмечена сезонная динамика, т.е. увеличение концентрации в зоне локального внесения минеральных удобрений на протяжении вегетационного периода при регулярном капельном орошении и их выщелачивание в зимне-весенний период в более глубокие слои почвы.

Закономерностей изменения обеспеченности почвы обменным аммонием в зависимости от места отбора почвенных проб не установлено. Содержание аммонийного азота в почве в течение вегетационного периода было довольно динамичным, показатели изменялись от 6.7 до 16.0 мг/кг почвы. Относительно невысокое содержание аммонийного азота по сравнению с нитратным, вероятно, объясняется тем, что при оптимальной влажности почвы и температуре 25–32°С внесенный при фертигации аммонийный азот довольно быстро окисляется до нитратов (нитрификация) [30], которые мигрируют в почве с последующими циклами полива.

Применение минеральных удобрений при капельном поливе насаждений яблони способствовало постепенному повышению содержания подвижного фосфора и обменного калия в зоне локального внесения удобрений уже в первый год после посадки растений. Содержание подвижного фосфора в почве под капельницами к окончанию вегетационного периода уже соответствовало очень высокому уровню обеспеченности – 141 мг/кг почвы, что в 5 раз было больше показателей за пределами зоны внесения минеральных удобрений. В плодоносящих насаждениях яблони содержание подвижного фосфора в почве под капельницами изменялось незначительно и составляло 222–277 мг/кг почвы. Как показывают данные, при систематическом применении фертигации в садах происходило так называемое локальное зафосфачивание почвы. В то же время на расстоянии 20 см от капельниц количество подвижного фосфора в почве было значительно меньше и варьировало от 43.6 до 67.8 мг/кг почвы в связи со слабой миграцией этого элемента в черноземных почвах. Установлена статистически достоверная сильная корреляция увеличения содержания подвижного фосфора в почве непосредственно под капельницами (r = 0.95, tнабл 9.0 > tкрит 2.4), а также на расстоянии 20 см от капельниц (r = 0.82, tнабл 5.5 > tкрит 2.4) в зависимости от продолжительности применения фертигации в плодовых насаждениях, возделываемых по интенсивной технологии.

Применение фертигации в однолетних насаждениях яблони способствовало увеличению содержания обменного калия непосредственно под капельницами до очень высокого уровня обеспеченности – 651 мг/кг почвы, что на 46% больше его содержания в образцах почвы, отобранных за пределами зоны локализации удобрений. В плодоносящих насаждениях яблони содержание обменного калия под капельницами соответствовало очень высокому уровню обеспеченности на протяжении всего вегетационного периода. Установлена статистически достоверная сильная корреляция увеличения содержания обменного калия при фертигации в почве непосредственно под капельницами (r = 0.81, tнабл 6.4 > tкрит 2.4) и слабая корреляционная связь его изменения при удалении на расстоянии 20 см от точки падения капель раствора питательных веществ (r = 0.44, tнабл 2.0 < tкрит 2.4).

Изучение миграции биогенных элементов в зоне локального внесения удобрений показало, что нитраты по сравнению с другими питательными веществами более равномерно распределялись вниз по профилю почвы под капельницами и в боковом направлении от точки падения раствора питательных веществ. Внесенные на протяжении вегетационного периода азотные удобрения довольно часто полностью не усваиваются плодовыми растениями, поэтому в зимне-весенний период происходило промывание нитратов в глубокие слои почвы (ниже 60 см). В 5-летних насаждениях яблони в весенний период максимальное содержание нитратного азота установлено в слое почвы 70–90 см, что составляло 32.5–43.5 мг/кг, в то же время в верхних слоях почвы его содержание изменялось от 5.6 до 17.2 мг/кг (рис. 2). Расчетным путем установлено, что в условиях Краснодарского края на черноземе типичном за пределы основного корнеобитаемого слоя почвы могло поступать в среднем ≈23–27% азота, внесенного за вегетационный период.

Рис. 2.

Миграция нитратов в зоне локального внесения удобрений при фертигации плодоносящих насаждений яблони (мг/кг почвы): (а) – в начале, (б) – в середине, (в) – в конце вегетационного периода; $ \bullet $ – точка падения капли раствора (по горизонтали – расстояние от точки падения в сторону междурядий, по вертикали – в глубину почвы). То же на рис. 3.

При частых поливах в засушливый летний период наблюдали увеличение содержания нитратного азота на границе контуров основного увлажнения почвы за счет постоянного увеличения концентрации удобрений. В период налива плодов яблони содержание нитратов на расстоянии 20–30 см в верхнем плодородном слое почвы составляло 36.3–56.7 мг/кг почвы. При этом за пределами основного корнеобитаемого слоя почвы сохранялось повышенное содержание нитратов (34.0–43.0 мг/кг почвы).

Во время уборки плодов отмечено выщелачивание нитратов из поверхностного слоя почвы на глубину 10–30 см, которое определяли выпавшие атмосферные осадки. В этом слое почвы на расстоянии 30–40 см от точки падения купель раствора питательных веществ установлено увеличение концентрации нитратов до 27.4–33.3 мг/кг почвы.

Локальное систематическое применение минеральных удобрений при фертигации плодовых насаждений приводило к формированию очагов повышенной концентрации фосфорно-калийных удобрений в черноземе типичном. В плодоносящих насаждениях основная часть подвижного фосфора была сконцентрирована в слое почвы до 35 см глубиной и на расстоянии до 25 см от точки падения капли раствора питательных веществ (рис. 3). Содержание подвижного фосфора в почве под капельницами на протяжении вегетационного периода составляло 245–271 мг/кг, что существенно больше по сравнению с его количеством за пределами очага внесения минеральных удобрений (от 18.6 до 25.4 мг/кг). Содержание обменного калия зафиксировано в зоне внесения раствора питательных веществ преимущественно в радиусе до 35 см и на глубину до 30 см. Содержание обменного калия непосредственно в точке внесения минеральных удобрений составило 732–813 мг/кг, что на 86–93% превышало показатели за пределами очага локального внесения минеральных удобрений. В плодоносящих насаждениях яблони существенных изменений основных границ контуров распределения подвижного фосфора и обменного калия в зоне локализации питательных веществ в течение вегетационного периода не отмечено. Основные изменения концентрации питательных веществ были установлены в ограниченном объеме почвы непосредственно под капельницами.

Рис. 3.

Миграция подвижного фосфора (слева) и обменного калия (справа) в зоне локального внесения удобрений при фертигации плодоносящих насаждений яблони, мг/кг почвы.

Выявленные особенности миграции биогенных элементов при фертигации плодовых насаждений показали, что выщелачивания фосфора и калия за пределы основной зоны увлажнения на черноземе типичном не происходит. Эти соединения в основном фиксируются в местах падения капель раствора питательных веществ, создавая очаги повышенной концентрации. Высокая обеспеченность почвы подвижным фосфором и обменным калием в зоне локализации удобрений на протяжении вегетационного периода снижала эффективность применения минеральных удобрений в фазах развития с учетом потребности плодовых растений в элементах питания.

Установлены особенности миграции питательных веществ в зоне локального внесения минеральных удобрений. Распределение подвижного фосфора больше зафиксировано в вертикальном направлении, при этом установлено существенное изменение КЭФ миграции в зависимости от удаленности от точки падения капель раствора питательных веществ. На границе контура увлажнения коэффициент миграции фосфора (концентрация 40 мг/кг почвы) составлял 1.1, непосредственно под капельницами (концентрация 260 мг/кг почвы) увеличивался до 3.0. Распределение обменного калия происходило больше в горизонтальном направлении. Средний коэффициент миграции калия в пределах контура распределения составил 0.77 (табл. 2).

Таблица 2.

Параметры контуров миграции элементов питания в зоне локального внесения минеральных удобрений при фертигации плодоносящих насаждений яблони (средние 3-х отборов)

Содержание элемента питания, мг/кг почвы Максимальная глубина контура (Н), см Максимальная ширина контура (L), см КЭФ миграции элемента питания (Н : L)
Подвижный фосфор (P2O5)
40 38.0 ± 2.2 36.4 ± 0.3 1.0
60 34.0 ± 1.9 32.3 ± 1.0 1.1
80 31.7 ± 1.0 28.2 ± 1.9 1.1
100 29.4 ± 0.6 23.9 ± 2.7 1.2
120 27.4 ± 0.6 19.8 ± 2.0 1.4
140 25.4 ± 0.6 17.7 ± 2.7 1.4
160 23.5 ± 0.6 14.8 ± 2.4 1.6
180 21.9 ± 0.7 12.0 ± 2.1 1.8
200 18.5 ± 2.5 9.3 ± 1.6 2.0
220 14.3 ± 4.0 6.7 ± 1.4 2.1
240 9.1 ± 0.9 4.0 ± 1.5 2.3
260 6.3 ± 0.4 2.1 ± 0.2 3.0
Обменный калий (K2O)
400 31.4 ± 2.0 40.8 ± 0.7 0.8
420 30.2 ± 2.0 39.0 ± 1.0 0.8
440 29.1 ± 2.0 37.6 ± 0.9 0.8
460 28.0 ± 2.0 36.5 ± 0.9 0.8
480 27.0 ± 2.0 35.1 ± 1.0 0.8
500 26.1 ± 2.0 33.7 ± 1.0 0.8
520 25.1 ± 1.9 32.5 ± 1.1 0.8
540 24.2 ± 1.9 31.2 ± 1.3 0.8
560 23.4 ± 1.9 30.0 ± 1.3 0.8
580 22.5 ± 2.0 28.8 ± 1.4 0.8
600 21.4 ± 2.3 27.6 ± 1.4 0.8
620 20.5 ± 2.5 26.3 ± 1.5 0.8
640 19.5 ± 2.6 25.1 ± 1.7 0.8
660 18.6 ± 3.0 23.8 ± 1.9 0.8
680 17.2 ± 2.8 22.4 ± 2.2 0.8
700 13.1 ± 0.8 20.1 ± 3.4 0.7
720 9.9 ± 1.0 16.1 ± 5.6 0.6
740 8.3 ± 1.3 13.0 ± 6.9 0.6

Для контуров распределения подвижного фосфора (40 мг/кг почвы) и обменного калия (420 мг/кг почвы) рассчитан объем удобряемой почвы, который составил 0.192 и 0.157 м3/погонный м соответственно. Принимая в расчет основную глубину корнеобитаемого слоя почвы (0.6 м) и ширину приствольной полосы (1.2 м), расчетным путем установлено, что доля удобряемого объема почвы в плодоносящих насаждениях яблони составляла 26.7% – для подвижного фосфора и 21.9% – для обменного калия.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Установлены особенности миграции питательных веществ в условиях локального систематического применения минеральных удобрений при фертигации плодовых насаждений на черноземных почвах. Регулярное проведение фертигации в плодовых насаждениях способствует увеличению содержания нитратного азота в большей степени на расстоянии 20 см от точки внесения раствора минеральных удобрений. В содержании нитратного азота отмечена выраженная сезонная динамика, т.е. увеличение концентрации в зоне локального внесения минеральных удобрений на протяжении вегетационного периода при регулярном капельном орошении и их выщелачивание в зимне-весенний период при выпадении обильных осадков.

Установлены закономерности накопления подвижного фосфора и обменного калия в зоне локального внесения удобрений. Определена статистически достоверная высокая корреляция увеличения содержания подвижного фосфора (r = 0.95) и обменного калия (r = 0.81) в почве непосредственно под капельницами в результате систематического применения фертигации. Высокий уровень содержания этих элементов питания сохранялся продолжительное время, и, как правило, не ограничивался одним вегетационным сезоном.

Установлена различная степень миграции биогенных элементов в зоне локального внесения минеральных удобрений при фертигации плодовых насаждений яблони. Показана миграция нитратного азота в летний период при регулярном применении фертигации на границы контуров основного увлажнения почвы, а в зимне-весенний период – выщелачивание нитратов в глубокие слои почвы (ниже 60 см). Установлено распределение подвижного фосфора в большей степени в вертикальном направлении, особенно непосредственно под капельницами, обменного калия – в горизонтальном направлении.

Таким образом, в условиях интенсивного применения минеральных удобрений при фертигации для объективной оценки параметров почвенного плодородия плодовых насаждений важное значение приобретает место отбора почвенных проб. Для определения обеспеченности почвы плодовых насаждений элементами питания отборы почвенных проб рекомендуется проводить отдельно как в местах локального внесения удобрений (под капельницами), так и за пределами очага концентрации питательных веществ (на расстоянии 40 см от капельниц). Изменение обеспеченности почвы питательными веществами необходимо учитывать при планировании системы применения удобрений в плодовых насаждениях, возделываемых по интенсивной технологии. Оценка обеспеченности почвы питательными веществами под капельницами позволит избежать чрезмерной удобренности, рационально использовать удобрения и снизить нагрузку на окружающую среду в результате экономного применения удобрений.

Список литературы

  1. Ненько Н.И., Киселева Г.К., Ульяновская Е.В., Яблонская Е.К., Караваева А.В. Физиолого-биохимические критерии устойчивости яблони к абиотическим стрессам летнего периода // Сел.-хоз. биол. 2019. Т. 54. № 1. С. 158–168.

  2. Система земледелия в садоводстве и виноградарстве Краснодарского края (метод. рекоменд.). Краснодар: ФГБНУ СКЗНИИСиВ, 2015. 241 с.

  3. Gärdenäs A.I., Hopmans J.W., Hanson B.R., Šimůnekc J. Two-dimensional modeling of nitrate leaching for various fertigation scenarios under micro-irrigation // Agricult. Water Manag. 2005. V. 74. Iss 3. P. 219–242. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2004.11.011

  4. Kafkafi U., Tarchitzky J. Fertigation: A Tool for efficient fertilizer and water management. Paris: France and IPI, Horgen, Switzerland, 2011. 138 p.

  5. Фоменко Т.Г., Попова В.П. Фертигация плодовых насаждений. Метод. рекоменд. Краснодар: ФГБНУ СКФНЦСВВ, 2018. 51 с.

  6. Куликов И.М., Коновалов С.Н., Бобкова В.В., Петрова В.И., Помякшева Л.В. Эффективность технологий прецизионной агрохимии в промышленном садоводстве и ягодоводстве // Плодородие. 2016. № 5(92). С. 13–16.

  7. Neilsen G.H., Neilsen D., Herbert L. Nitrogen fertigation concentration and timing of application affect nitrogen nutrition, yield, firmness, and color of apples grown at high density // HortScience. 2009. V. 44. Iss 5. P. 1425–1431.

  8. Falk Kühn B., Bertelsen M., Sørensen L. Optimising quality-parameters of apple cv. ‘Pigeon’ by adjustment of nitrogen // Sci. Horticult. 2011. V. 129. Iss 3. P. 369–375. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2011.03.033

  9. Кузин А.И., Трунов Ю.В., Соловьев А.В. Оптимизация азотного питания яблони (Malus domestica Borkh) при фертигации и внесении бактериальных удобрений // Сел.-хоз. биол. 2018. Т. 53. № 5. С. 1013–1024.  https://doi.org/10.15389/agrobiology.2018.5.1013rus

  10. Hardie M., Ridges J., Swarts N., Close D. Drip irrigation wetting patterns and nitrate distribution: comparison between electrical resistivity (ERI), dye tracer, and 2D soil–water modelling approaches // Irrigat. Sci. 2018. V. 36. Iss. 2. P. 97–110.

  11. Помякшева Л.В. Распределение в дерново-подзолистой почве нитратного азота при фертигации с капельным поливом // Плодоводство и ягодоводство России. 2015. Т. 43. С. 337–341.

  12. Li J., Chen P., Sun X.H, Liu P. Effects of fertigation strategies on water and nitrogen distribution under water storage pit irrigation for orchards // Inter. J. Agricult. Biol. Engin. 2018. V. 11(1). P. 165–171. https://doi.org/10.25165/j.ijabe.20181101.3282

  13. Li J., Zhang J., Ren L. Water and nitrogen distribution as affected by fertigation of ammonium nitrate from a point source // Irrigat. Sci. 2003. V. 22. Iss. 1. P. 19–30.

  14. Фоменко Т.Г., Попова В.П., Пестова Н.Г. Изменение параметров почв садовых ценозов при локальном применении удобрений и водных мелиораций // Рос. сел.-хоз. наука. 2015. № 3. С. 39–43.

  15. Eltarabily M.G., Bali K.M., Negm A.M., Yoshimura C. Evaluation of root water uptake and urea fertigation distribution under subsurface drip irrigation // Water. 2019. V.11. P. 1487. https://doi.org/10.3390/w11071487

  16. Кузин А.И., Трунов Ю.В. Распределение доступного фосфора в корнеобитаемом слое почвы под влиянием капельного орошения и фертигации в интенсивном яблоневом саду // Плодоводство и виноградарство Юга России. 2015. № 34(4). С. 72–85.

  17. Беседина Т.Д., Тутберидзе Ц.В., Бойко А.П., Тория Г.Б.. Влияние режимов капельного орошения на свойства почв под насаждениями Actinidia deliciosa // Новые технологии. 2018. № 3. С. 159–165.

  18. Elasbah R., Selim T., Mirdan A., Berndtsson R. Modeling of fertilizer transport for various fertigation scenarios under drip irrigation // Water. 2019. V. 11(5). P. 893. https://doi.org/10.3390/w11050893

  19. Cote C.M., Bristow K.L., Charlesworth P.B., Cook F.J., Thorburn P.J. Analysis of soil wetting and solute transport in subsurface trickle irrigation // Irrigat. Sci. 2003. V. 22. P. 143–156.

  20. Zeng C., Wang Q., Zhang F., Zhang J. Temporal changes in soil hydraulic conductivity with different soil types and irrigation methods // Geoderma. 2013. V. P. 193–194. P. 290–299. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2012.10.013

  21. Naglič B., Kechavarzi C., Coulon F., Pintar M. Numerical investigation of the influence of texture, surface drip emitter discharge rate and initial soil moisture condition on wetting pattern size // Irrigat. Sci. 2014. V. 32. Iss 6. P. 421–436.

  22. Алиев Т.Г.Г., Картечина Н.В., Кривощеков Л.И., Шелковников В.В. Агроэколого-биологическое обоснование системы содержания почвы в интенсивном саду // Вестн. МичуринсГАУ. 2016. № 4. С. 6–12.

  23. Трапезников В.К., Иванов И.И., Тальвинская Н.Г. Локальное питание растений. Уфа, 1999. 260 с.

  24. Aggelopoulou K.D., Pateras D., Fountas S., Gemtos T.A. Soil spatial variability and site-specific fertilization maps in an apple orchard // Precis. Agricult. 2011. V. 12. Iss. 1. P. 118–129.

  25. Фоменко Т.Г., Попова В.П., Пестова Н.Г., Черников Е.А. К методике агрохимического обследования плодовых насаждений интенсивного типа и расчета дифференцированных доз применения минеральных удобрений // Агрохимия. 2017. № 3. С. 79–91.

  26. Kaori Matsuoka. Methods for nutrient diagnosis of fruit trees early in the growing season by using simultaneous multielement analysis // Horticult. J. 2020. V. 89(3). P. 197–207.

  27. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). 5-е изд., доп. и перераб. М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.

  28. Силкин К.Ю. Геоинформационная система Golden Software Surfer 8: Учеб.-метод. пособ. для вузов. Воронеж: Изд-во ВГУ, 2008. 66 с.

  29. Методические указания по проведению комплексного мониторинга плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения. М.: ВНИИА, 2003. 196 с.

  30. Ягодин Б.А., Смирнов П.М., Петербургский А.В. Агрохимия. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Агропромиздат, 1989. 639 с.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Агрохимия

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал