Влияние минеральных удобрений на интенсивность азотфиксации в условиях многолетних агроценозов чая субтропической зоны России
ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт цветоводства и субтропических культур,354002 Россия, Краснодарский край, г. Сочи, ул. Я. Фабрициуса 2/28
E-mail: *****@***ru
Из значительного разнообразия агроэкосистем на Черноморском побережье России, агросистемы чайных плантаций являются специфическими насаждениями: во-первых, монокультура, выращиваемая на одном месте до 70-100 лет; во-вторых, культура интенсивного типа возделывания (применение высоких доз минеральных удобрений, особенно азотных, для активизации побегообразования); в третьих, ацидофил, в связи с чем успешная интродукция возможна только на кислых почвах. Все указанные особенности этой культуры не способствуют реализации природных механизмов поступления «биологического» азота в агроэкосистему. Так, повышенная кислотность ингибирует деятельность естественного азотфиксирующего микробоценоза. Внесение повышенных доз азотных удобрений создает повышенный уровень легкодоступного азота в почве, препятствуя азотфиксации, и одновременно создавая ряд экологических проблем в курортной зоне. Решение этих проблем видится в селекции сортов, обладающих растительно-микробной системой, устойчивой к почвенной кислотности [5]. С другой стороны, известно, что существуют штаммы микроорганизмов-азотфиксаторов, характеризующиеся ацидотолерантностью, которые могут эффективно использоваться для повышения азотфиксации кислых почв. Возможно, применение таких штаммов активных диазотрофов совместно с экспериментально подобранными дозами минеральных удобрений - еще один путь решения проблемы. В целом, расширение масштабов использования «биологического» азота, т. е. азота фиксированного микроорганизмами, позволит снизить энергетические затраты в земледелии и уменьшить техногенные нагрузки на природную среду [4]. В связи с этим вопросы изучения азотфиксирующей способности почв и механизмов регуляции ее интенсивности являются актуальными.
Цель исследований на данном этапе - изучить особенности влияния различных доз минеральных удобрений на азотфиксирующую способность микробоценоза в условиях агроэкосистемы чая субтропической зоны России.
Исследования проводились на базе длительного полевого многофакторного опыта, включающего 16 вариантов различных сочетаний и доз минеральных удобрений (Nаа, Pсд, Kх). Опыт заложен в 1986 г. на чайной плантации сорта Колхида, расположенной в прибрежной полосе Большого Сочи, почва бурая лесная кислая на элюво-делювии аргиллитов. Изучали 3 фактора: азотные, фосфорные и калийные удобрения в четырех градациях (0, 1, 2, 3 единичных доз). Единичные дозы удобрений в период гг. составляли по фосфору – 60 кг д. в./га, по калию – 50 кг д. в./га, по азоту - 200 кг д. в./га. Размер опытных делянок - 50 м2. Удобрения по схеме опыта вносили согласно зональным методическим указаниям: 60 % азотных и 100 % фосфорных и калийных удобрений в марте-апреле, 40% азотных - в июне, в виде подкормки. Для сравнительной оценки азотфиксирующей способности в мае 2008 года были отобраны смешанные образцы почв из верхнего горизонтасм) с трех контрастных вариантов опыта – N0P0K0; N200P60K50; N600P180K150. Изменение интенсивности азотфиксации под воздействием культуры чая оценивали по фоновой территории (буково-грабовый лес). Определение потенциальной азотфиксации проводилось методом ацетиленредукции [3]. Параллельно в этих же образцах были определены следующие агрохимические показатели: pHсол. - потенциометрически ; содержание гумуса – по методу Тюрина в модификации Орлова и Гриндель; аммиачный азот – колориметрическим методом с реактивом Несслера [1].
Бурые лесные кислые почвы влажных субтропиков РФ обладают комплексом специфических свойств и высоким ресурсным потенциалом для произрастания уникальных естественных биоценозов. Изучаемые естественные экосистемы в процессе эволюции приобрели способность к саморегуляции и самовосстановлению и характеризуются высокой биопродуктивностью. При трансформации их в агроэкосистемы значительно менялся круговорот веществ и в целом снижалась биопродуктивность этих почв, относительно агроценозов, обладающих специфическими требованиями, разомкнутым циклом обмена веществом и энергией. При этом удобрения негативно влияли на почву (изменялась кислотность, содержание биогенных элементов, микробиологическая активность) [2].
В результате исследований установлено, что бурые лесные кислые почвы буково-грабового леса (фоновый участок) имели самый высокий показатель азотфиксирующей способности (табл.1). При этом они характеризовались среднекислой реакцией среды, средним содержанием гумуса и низким содержанием аммиачного азота.
Почва чайной плантации без внесения удобрений (N0P0K0-контроль) характеризовалась кислой реакцией среды, средним содержанием гумуса, еще более низким содержанием аммиачного азота (по сравнению с фоном). Показатель азотфиксации - одного порядка с фоновым, хотя по абсолютным значениям в 1,7 раза ниже.
Таблица 1 – Агрохимические свойства и азотфиксирующая способность почв различных вариантов
Вариант | рНсол. | Аммиач-ный азот мг/100г | Гумус, % | Потенциальная азотфиксация нг С2Н4/г час |
Фон (буково-грабовый лес) | 5,24 | 11,83 | 5,78 | 238,72 |
000 | 4,11 | 4,32 | 5,28 | 136,96 |
111 | 3,36 | 15,69 | 6,38 | 1,53 |
333 | 3,24 | 40,92 | 5,64 | 1,49 |
Внесение удобрений, как показали наши исследования, значительно снижали азотфиксирующую способность почв. Так, на вариантах N200P60K50 и N600P180K150 ее значения на два порядка (в 100 раз) ниже фоновых, причем наименьшие значения в почвах варианта с максимальными дозами удобрений (N600P180K150) и наибольшей кислотностью. В почвах вариантов с внесением удобрений также установлена тенденция роста азотфиксирующей способности при снижении содержания аммиачного азота (NH4), что подтверждается представлениями об ингибирующей роли ферментативного процесса азотфиксации ионами аммония.
Таким образом, на данном этапе установлены различия азотфиксирующей способности почв естественного ценоза (буково-грабовый лес) и агроценоза чайной плантации (без внесения минеральных удобрений). Внесение минеральных удобрений в изученных дозах значительно (на два порядка) ингибировало азотфиксирующую способность бурых лесных кислых почв чайной плантации.
Работа выполнена под руководством – кандидата биологических наук, старшего научного сотрудника.
ЛИТЕРАТУРА
1. Агрохимические методы исследования почв. М.: Наука, 1975, - 656с.
2. , , Рогожина реализации научных принципов создания устойчивых агроэкосистем в субтропическом земледелии. Биоресурсы, биотехнологии, экологически безопасное развитие агропромышленного комплекса. Сборник научных трудов. Сочи, 2007. – 471 с.
3. Методы почвенной микробиологии и биохимии. Под ред. Д.Г. Звягинцева. М.: Изд-во МГУ. 199с.
4. , , Микробиологическая трансформация азота в почве. М.: ГЕОС, 2007. – 138 с.
5. Широких микробного потенциала фитосферы растений для использования в сельскохозяйственной биотехнологии. Автореферат. Киров. 2007. 48с.
