Фосфатный режим и фосфатазная активность черноземовидной почвы

Введение. Фосфорное питание растений зависит не только от содержания в почве доступных на данный момент форм фосфора, но и активности ряда ферментов, участвующих в переводе фосфатов из запасного фонда в подвижные формы. Фосфатазная активность в черноземовидных почвах не изучалась, хотя установлено, что при очень низком содержании подвижного фосфора соя и яровая пшеница, возделываемые на Зейско-Буреинской равнине, могут дать около 2 т/га урожая [1]. И.Г. Ковшиком [2] предложена региональная шкала обеспеченности растений фосфором, которая гораздо ниже, чем общероссийская.

Цель исследований. Определение фосфатазной активности черноземовидной почвы и ее изменения на фоне длительного применения различных систем удобрений.

Материалы и методы исследований. В 2011–2013 годах фосфатазную активность и динамику подвижных форм фосфора черноземовидной почвы исследовали в многолетнем стационарном опыте ВНИИ сои в 5-м поле десятой ротации 5-го севооборота: однолетние травы–соя–пшеница–соя–пшеница. Наблюдения проводили в вариантах без внесения удобрений непосредственно под пшеницу с последействием следующих систем: 1) без удобрений (контроль); 2) N24; 3) N24P30; 4) N42P48; 5) N24P30+4,8 т навоза на 1 га севооборотной площади. Площадь делянки 180 м². Опыт имеет три закладки со сдвигом во времени и трехкратную повторность каждой закладки в пространстве. В фазы кущения, выхода в трубку, колошения и восковой спелости пшеницы активность фосфатазы в почве определяли методом гидролиза фенолфталеин фосфата [3], а содержание подвижного фосфора методом А.Г. Кирсанова [4]. Статистическую обработку полученных данных выполняли методом оценки различных вариантов полевого опыта по средним многолетним показателям [5].

Амурская область характеризуется своеобразием климата и почвенного покрова. Особенностью погодных условий является холодная малоснежная зима, способствующая глубокому промерзанию почвы, и холодная, засушливая затяжная весна, замедляющая оттаивание почвы, в результате чего жизнедеятельность почвенных микроорганизмов сдерживается, что, несомненно, влияет на структуру микробных и ферментных комплексов, определяет их динамику и активность, обуславливая тем самым специфику процесса трансформации веществ, являющегося ключевым звеном в почвообразовании.

Агрометеорологические условия за 2011–2013 годы исследований были сложными и характеризовались повышенным температурным режимом и неравномерным распределением осадков (рис. 1).

Рис. 1. Среднемноголетняя и среднемесячные температуры воздуха и сумма осадков за период вегетации пшеницы в районе г. Благовещенска

■ мн-я        a2011       л 2012 и 2013

Результаты и их обсуждение. Активность фосфатазы в контрольном варианте без применения удобрений во все годы наблюдений, согласно шкале сравнительной оценки биологической активности почвы, предложенной Э.И. Гапонюк и С.Г. Малаховым, очень высокая [6], а содержание подвижного фосфора низкое, как по общероссийской шкале, так и по региональной [2] (рис. 2).

Рис. 2. Активность фермента фосфатазы и содержание подвижного фосфора в черноземовидной почве по фазам развития пшеницы

В среднем за три года исследований наиболее высокая активность фосфатазы наблюдалась в фазу кущения пшеницы, в контрольном варианте показатель составил 3,82 мг. При последействии одних азотных удобрений активность фосфатазы проявила тенденцию к снижению в ранние фазы развития пшеницы на 1,3–2,9 % относительно контроля, а в более поздние фазы, наоборот, проявила тенденцию к повышению на 2,7–4,6 %. При совместном применении азотно-фосфорных удобрений в дозе N24P30 и N42P48, так же как и при последействии одних азотных удобрений, сохранилась тенденция к снижению активности фосфатазы только в фазу выхода в трубку пшеницы на 5,8–6,2 % относительно контрольного варианта, а также сохранилась тенденция к повышению фосфатазной активность в фазы колошение на 1,5–3,9 % и восковой спело- сти на 1,4–4,2 % относительно контроля. В фазу кущения пшеницы активность фосфатазы увеличилась на 2,9–10,7 % относительно контроля.

При замене части минеральных удобрений на органические активность фосфатазы по фазам развития пшеницы изменялась относительно контрольного варианта, как и по системе одних минеральных удобрений, причём активность фосфатазы в фазу выхода в трубку была самой низкой в опыте – ниже контроля на 6,5 %. В фазу кущения фосфатазная активность осталась на уровне контроля, в фазу колошения увеличилась на 12,4 %, а в фазу восковой спелости проявилась тенденция к снижению активности на 2,9 % относительно контрольного варианта (табл. 1).

Активность фосфатазы черноземовидной почвы по фазам развития пшеницы (среднее за 2011–2013 гг.), мг P2O5 на 1 г почвы за 24 часа

Таблица 1

Вариант	Кущение	Выход в трубку	Колошение	Восковая спелость
Контроль	3,82	2,75	2,58	2,87
N24	3,77	2,67	2,70	2,95
N24P30	3,93	2,58	2,68	2,99
N42P48	4,23*	2,59	2,62	2,91
N24P30+навоз	3,83	2,57	2,90*	2,79
	НСР 05 =0,36	НСР 05 =0,22	НСР 05 =0,23	НСР 05 =0,18

Примечание. Здесь и далее: *– статистически значимые изменения на 5%-м уровне.

Содержание подвижного фосфора в черноземовидной почве низкое. При применении одних азотных удобрений содержание подвижного фосфора в ранние фазы развития пшеницы ниже контроля на 21 %, а в более поздние фазы ниже на 19–22 %. При последействии азотно-фосфорных и органо-минеральных удобрений содержание подвижного фосфора было выше контроля во все фазы развития пшеницы в 1,5–2,9 раза (табл. 2).

При увеличении содержания подвижного фосфора в почве, по мнению многих авторов, активность фосфатазы уменьшается [7]. В наших исследованиях данная закономерность прослеживается только в фазу выхода в трубку пшеницы за исключением варианта с длительным применением одних азотных удобрений, где резко снижается и содержание подвижного фосфора в почве, и активность фосфатазы (табл. 1, 2). В более поздние фазы развития пшеницы, в период муссонных дождей, данная закономерность не сохраняется.

Таблица 2

Содержание подвижного фосфора черноземовидной почвы по фазам развития пшеницы (среднее за 2011–2013 гг.), мг/кг почвы

Вариант	Кущение	Выход в трубку	Колошение	Восковая спелость
Контроль	28	28	26	27
N24	22 *	22 *	21	21
N24P30	47*	44 *	44 *	42*
N42P48	78*	74*	75*	65*
N24P30+навоз	73*	76*	69*	72*
	НСР 05 =5	НСР 05 =6	НСР 05 =9	НСР 05 =9

Для установления зависимости фермента фосфатазы от содержания подвижного фосфора в почве был проведен корреляционный анализ (табл. 3). Коэффициент корреляции между этими величинами показывает среднюю и сильную связь, но статистически недостоверную при данной величине выборки.

Таблица 3

Корреляционная зависимость фермента фосфатазы от содержания подвижного фосфора в черноземовидной почве (n=5, Г крит =0,878)

Фермент	Фактор
	Содержание подвижного фосфора
	Кущение	Выход в трубку	Колошение	Восковая спелость
Фосфатаза	0,689	- 0,768	0,392	- 0,533

Выводы

• 1.    Черноземовидная почва имеет низкий уровень содержания подвижного фосфора, но высокий уровень активности фосфатазы.

• 2.    На фоне длительного применения одних азотных удобрений активность фосфатазы черноземовидной почвы была ниже контрольного варианта в ранние фазы развития пшеницы, а в более поздние фазы выше. Содержание подвижного фосфора во все фазы развития пшеницы было ниже контроля.

• 3.    При последействии минеральных и органо-минеральных удобрений активность фосфатазы была ниже контрольного варианта в фазу выхода в трубку пшеницы, а выше – в фазу кущения, колошения и восковой спелости. Содержание подвижного фосфора во все фазы развития пшеницы было выше контроля.