Влияние внесения органических и минеральных удобрений под картофель на динамику поглощенных форм азота

Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice

УДК 635                                            

В «Стратегической дорожной карте производства и переработки сельскохозяйственной продукции в Азербайджанской Республике», утвержденной Указом Президента Азербайджана от 06.12.2016 года, ряд вопросов, связанных с развитием аграрного сектора, производства и переработки, которые, как ожидается, будут реализованы к 2020 году. Определены плановые мероприятия в секторе производства и переработки сельскохозяйственной продукции до 2020 года, планируется увеличить объемы производства овощей, а также в сфере их переработки как минимум в 4 раза. Картофель очень требователен к питательным веществам. Поэтому для получения полноценного и стабильного урожая от растения картофеля необходимо обеспечить его усвоенными формами азота, фосфора, калия и других питательных веществ. В развитии этого растения одно питательное вещество не может быть заменено другим. Недостаток питательного элемента в развитии растения картофеля влияет на рост, высоту, продуктивность и качество плодов растения.

Эксперименты проводились на растениях картофеля, выращенных на горночерноземных почвах в селе Чалдаш Кедабекского района в 2014–2017 годах. Динамику питательных веществ на опытном поле изучали в пробах почвы, взятых на трех стадиях развития растений: бутонизации, цветения и созревания.

Пробы почвы отбирали с глубины 0–20 и 20–40 см, в которых определяли поглощенный аммонийный азот (N/NH 4 ) и нитратный азот.

Анализ и обсуждение

Кедабекский район расположен на площади 1230 км2, 1849 м над уровнем моря, с географическими координатами Х = 40°33ʹ56ʺ с. ш. и Y = 45°48ʹ58ʺ в. д. и граничит на западе с Республикой Армения, на востоке с Дашкесанским, на северо-востоке с Шамкирским и на севере с Товузским районами (Рисунок).

Рисунок. Карта-схема расположения Кедабекского района

Кедабекский район расположен в среднем и высокогорном поясах Малого Кавказа. Его территория охватывает северный склон хребта Шахдаг, часть Башкенд-Дастафурской впадины и Шамкирский горный массив. Самые высокие вершины: Гошабулаг (3549 м), Годжадаг (3317 м) и др. [1].

На территории распространены юрские, меловые, палеогеновые и антропогеновые отложения. Имеются месторождения черного и белого мрамора [2].

Климат — умеренный с мягким летом, сухой холодной зимой и горных тундр [3].

Речная сеть — густая. На территории этого района находится верховья рек Ахинчачай и Заямчай. Верховья Шамкирчая вытекают с юго-западной границы района. Район богат источниками минеральной и столовой воды Мормор, Туршсу, Кероглу, Шахзаде, Нарзан, Беюк Булаг и др. [4].

Сформированы горнолесные бурые, дерново-горно-луговые, горные черноземные почвы [5, 6].

В среднегорье распространены кустарниковые и редколесные луга и широколиственные леса. В лесах преобладают дуб, бук и кавказская ель. В высокогорье имеются субальпийские и альпийские луга. Леса здесь поднимаются на высоту 2000–2500 м. В состав высокогорных лесов в основном входят дуб восточный, бук восточный, ясень, крыжовник буазовый, вишня лесная. Субальпийские горы области занимают высоты 1800–2600 м. Здесь можно встретить чернику, примулу, гортензию восточную, шалфей, огненный тюльпан, лютик, семидольную горькую тыкву, душицу, герань иберийскую и др. Основные растения альпийской высоты относятся к семейству злаков и сорго. Эти растения создают здесь альпийские ковры. Основной состав альпийских ковров — тмин кавказский, осока листовая, клевер луговой, золотинка, ежевика и др. [7, 8].

Каждый элемент играет свою роль в растительном организме. Азот имеет большое значение в развитии растения картофеля. Большую часть времени в почве не хватает доступных форм питательных веществ для получения высококачественных обильных урожаев. Это ограничивает нормальное развитие растений в почве. Используемые удобрения влияют не только на развитие и продуктивность растений, но и на динамику содержания питательных веществ в почве.

Исследования показывают, что внесение органических и минеральных удобрений повышает агрохимические показатели почв. Внесение удобрений увеличивает запас гумуса в почве и плодородие почвы. Определение потребности растения в питательных веществах влияет не только на высокую урожайность, но и на формирование корневой системы, стебля, листьев и корневых остатков, остающихся в почве [9–11].

Большое значение имеет изучение динамики питательных веществ в почве в зависимости от способов внесения органических и минеральных удобрений под растение картофеля. Основные питательные вещества поступают в почву в усваиваемой форме. Большое значение для восстановления баланса питательных веществ в почве и повышения урожайности имеет внесение минеральных и органических удобрений. Внесение органических удобрений на фоне минеральных решает проблему дефицита питательных веществ. Учитывая это, в 2014–2016 годах изучено влияние органических и минеральных удобрений, внесенных в разных нормах и пропорциях под растение картофеля, на количество и динамику питательных веществ. Изучение динамики основных питательных веществ на опытном поле дает предпосылку к определению норм удобрений.

Образцы почвы для исследования были взяты в фазы бутонизации, цветения и созревания растения картофеля и проанализированы в лаборатории. Результаты анализа приведены в таблицах 1–3, из которых следует, что внесение под растение минеральных и органических удобрений в разных нормах и пропорциях по-разному влияло на режим накопления и изменения аммиака в почве. Таким образом, количество поглощенного почвой аммонийного азота (N/NH 4 ) и нитратного азота (N/NO 3 ) значительно увеличилось по сравнению с контрольным (без удобрений) вариантом, причем установлено, что это увеличение варьирует в зависимости от норм и пропорций удобрений.

В проведенных исследованиях установлено, что в первый год опыта количество поглощенного аммонийного азота в слое 0–20 см в фазе бутонизации составило 28,53 мг/кг, а количество нитратного азота — 10,00 мг/кг в контрольном (без удобрений) вариантах.

В вариантах с органическими удобрениями их количество увеличилось, хотя и незначительно. Так, поглощение аммонийного азота в слое 0–20 см в почве с 10 т навоза составило 33,50 мг/кг, а нитратного азота — 14,35 мг/кг.

В варианте с 15 т навоза эти показатели составили 35,25 мг/кг и 16,00 мг/кг соответственно. В вариантах с органическими и минеральными удобрениями количество азотактивных форм значительно увеличилось по сравнению с контролем. В фазу бутонизации количество поглощенных в слое почвы 0–20 см аммонийного азота и нитратных форм азота в данном варианте N60P60K60 составляет 34,00 соответственно; 15,90 мг/кг, 35,75 мг/кг, 16,50 мг/кг в варианте с учетом N90P90K90, 39,50 и 19,05 мг/кг в варианте с учетом N90(NH4NO3+CaSO4)P90K120+20 тонн навоза увеличено до 39,50 и 19,05 мг/кг.

В фазу цветения растения картофеля количество поглощенного аммонийного азота в слое 0–20 см контроля (без удобрений) составляло 25,00 мг/кг, а количество нитратного азота — 7,50 мг/кг. В фазу цветения количество органических удобрений увеличивалось, хотя и незначительно. Так, поглощение аммонийного азота в слое 0–20 см в почве с 10 т навоза составило 26,40 мг/кг, а нитратного азота — 9,00 мг/кг. В варианте с 15 т навоза эти показатели составили 27,20 мг/кг и 10,00 мг/кг соответственно. В вариантах с органическими и минеральными удобрениями количество азотактивных форм значительно увеличилось по сравнению с контролем. В фазу цветения количество поглощенных в слое почвы 0–20 см аммонийного азота и нитратных форм азота у варианта N 60 P 60 K 60 составляет 26,50 соответственно; 9,35 мг/кг, 27,00 в варианте, указанном N 90 P 90 K 90 ; мг/кг, 10,25 мг/кг, N 90 (NH 4 NO 3 +CaSO 4 )P 90 K 120 +20 тонн навоза увеличились до 31,00 и 13,35 мг/кг.

В фазу созревания растения картофеля эти показатели в слое 0–20 см относительно низкие. Так, поглощенный в слое 0–20 см почвы аммонийный азот в контроле составил 23,20 мг/кг, а нитратный азот — 4,00 мг/кг. В вариантах с органическим удобрением 10 т и 15 т эти показатели составляют: 24,00 — в фазу созревания в слое 0–20 см; 4,40; 25,50; 5,25 мг/кг.

В данном варианте N 60 P 60 K 60 поглощенный в слое 0–20 см азот аммонийный составил 25,00 мг/кг, а азот нитратный — 5,55 мг/кг. В данной версии N 90 P 90 K 90 эти показатели равны соответственно 26,02 и 5,75 мг/кг.

В варианте с внесением комплексного минерального удобрения N 93 P 98 K 126 (+гипс)+20 т навоза поглощение аммонийного азота в слое 0–20 см почвы в период созревания составило 29,00 мг/кг, а нитратного азота — 6,45 мг/кг (Таблица 1).

Таблица 1

ДИНАМИКА АКТИВНЫХ ФОРМ АЗОТА В ГОРНО-ЧЕРНОЗЕМАХ СЕЛА ЧАЛДАШ КЕДАБЕКСКОГО РАЙОНА, в мг/кг (2015 г.)

Варианты	Глубина, см	Бутонизации		Цветение		Спелость
		Поглощ. N/NH 4	N/NO 3	Поглощ. N/NH 4	N/NO 3	Поглощ. N/NH 4	N/NO 3
Контроль	0–20	28,00	10,00	25,00	7,50	23,20	4,00
	20–40	24,40	7,05	21,55	6,25	20,00	3,25
Органические	0–20	33,50	14,35	26,40	9,00	24,00	4,40
удобрение навоз 10 т	20–40	31,45	12,50	22,00	7,30	21,50	4,15
Органические	0–20	35,25	16,00	27,20	10,00	25,50	5,25
удобрение 15 т	20–40	33,00	15,25	24,60	9,25	22,00	4,48
N 60 P 60 K 60	0–20	34,00	15,90	26,50	9,35	25,00	5,55
	20–40	31,25	13,00	23,25	7,89	21,40	4,74
N 90 P 90 K 90	0–20	35,75	16,50	27,00	10,25	26,02	5,75
	20–40	32,42	15,20	25,85	9,15	22,00	5,08
N 93 P 98 K 126(+гипс) +20 т	0–20	39,50	19,05	31,00	13,35	29,00	6,45
	20–40	37,00	17,00	26,00	10,95	25,35	6,00

На 2 год опыта (2015 г.) минеральные, органические и комплексные удобрения, внесенные под растение картофеля в горных почвах, увеличили количество активных питательных веществ в почвенном слое. В последние годы увеличилось количество азота в виде комплексных удобрений и навоза. Так, на 2 год опыта количество аммонийного азота, поглощенного в слое почвы 0–20 см в фазу бутонизации растения, составило 28,00 мг/кг, а количество нитратного азота — 11,00 мг/кг. В варианте с 10 т органического удобрения на 2 год опыта количество аммонийного азота, поглощенного в слое 0–20 см почвы в фазу бутонизации растения, составило 34,00 мг/кг, а количество нитратного азота составило 15,35 мг/кг.

В варианте с 15 т органического удобрения количество аммонийного азота, поглощенного в слое 0–20 см почвы в фазу бутонизации растения, составило 36,25 мг/кг, а количество нитратного азота — 17,00 мг/кг.

На второй год опыта количество аммонийного азота в слое 0–20 см почвы в варианте с учетом N 60 P 60 K 60 составило 35,00 мг/кг, количество нитратного азота — 17,90 мг/кг, в варианте с учетом N 90 P 90 K 90 . их количество составляло 36,75 и 17,50 мг/кг.

Таблица 2 ДИНАМИКА АКТИВНЫХ ФОРМ АЗОТА В ГОРНО-ЧЕРНОЗЕМАХ СЕЛА ЧАЛДАШ КЕДАБЕКСКОГО РАЙОНА, в мг/кг (2016 г.)

Варианты	Глубина, см	Бутонизации		Цветение		Спелость
		Поглощ. N/NH 4	N/NO 3	Поглощ. N/NH 4	N/NO 3	Поглощ. N/NH 4	N/NO 3
Контроль	0–20	28,53	11,00	26,00	8,50	24,20	5,00
	20–40	25,20	8,05	22,55	7,25	21,00	4,25
Органические	0–20	34,00	15,35	27,40	10,00	25,00	5,40
удобрение навоз 10 т	20–40	32,45	13,50	23,00	8,30	22,50	5,15
Органические	0–20	36,25	17,90	28,20	11,00	26,50	6,25
удобрение 15 т	20–40	35,00	16,25	25,60	9,55	23,00	5,48
N 60 P 60 K 60	0–20	35,40	17,00	27,50	10,35	26,00	6,55
	20–40	31,95	14,00	24,25	8,89	22,40	5,74
N 90 P 90 K 90	0–20	36,75	17,50	28,00	10,90	27,02	6,75
	20–40	33,42	16,20	26,85	9,56	23,00	5,08
N 93 P 98 K 126 +20 т	0–20	40,50	20,05	32,00	14,35	30,00	7,45
	20–40	38,00	18,00	27,00	11,05	26,35	7,00

Таблица 3

ДИНАМИКА АКТИВНЫХ ФОРМ АЗОТА В ГОРНО-ЧЕРНОЗЕМАХ СЕЛА ЧАЛДАШ КЕДАБЕКСКОГО РАЙОНА, в мг/кг (2017 г.)

Варианты	Глубина, см	Бутонизации		Цветение		Спелость
		Поглощ. N/NH 4	N/NO 3	Поглощ. N/NH 4	N/NO 3	Поглощ. N/NH 4	N/NO 3
Контроль	0–20	29,07	12,10	26,40	9,66	25,64	6,45
	20–40	26,63	9,09	23,55	8,35	22,90	5,89
Органические	0–20	34,85	17,75	29,80	11,10	26,80	6,89
удобрение навоз 10 т	20–40	33,25	15,67	25,06	9,99	23,76	6,85
Органические	0–20	39,25	21,00	31,22	13,60	27,50	7,95
удобрение 15 т	20–40	37,50	17,25	26,60	11,95	24,00	7,48
N 60 P 60 K 60	0–20	38,00	20,08	30,50	12,65	26,22	6,85
	20–40	35,25	16,08	25,75	10,29	23,04	6,08
N 90 P 90 K 90	0–20	39,55	21,66	31,00	13,99	28,00	7,99
	20–40	36,07	17,30	27,54	11,88	24,64	6,88
N 93 P 98 K 126(+гипс) +20 т	0–20	43,06	24,09	35,38	17,83	34,10	10,05
	20–40	39,00	21,06	31,80	14,95	28,76	9,50

В фазе бутонизации количество поглощенного аммония составило 40,50 мг/кг, а количество нитратного азота — 20,05 мг/кг в варианте минерального комплексного удобрения N 90 (NH 4 NO 3 +CaSO 4 )P 90 K 120 +20 т навоза в 0–20 см слой почвы (Таблица 1–3).

По результатам анализа установлено, что в начале вегетации активных форм азота было больше в вариантах с внесением удобрения. Это связано с тем, что азот, содержащийся во вносимых в почву удобрениях, растворяется и поглощается почвой. По сравнению с контролем наблюдалось увеличение количества поглощенного в почве аммонийного и нитратного азота. Этот рост варьировался в зависимости от фаз роста растения. Самый высокий показатель наблюдался в фазе бутонизации растения. Количество аммонийного азота (N-NH 4 ) и нитратного азота (N-NO 3 ) увеличивалось в начале фазы бутонизации растения картофеля и уменьшалось в стадии цветения и созревания. Эти питательные вещества в основном усваиваются растениями и положительно влияют на урожайность. По результатам анализа количество азота в различные стадии вегетации (бутонизация, цветение, созревание) снижается (Таблица 1–3). Результаты анализов почвы в конце вегетации показывают, что для повышения плодородия почвы важно вносить органические удобрения.

В фазе бутонизации на третьем году опыта эти показатели значительно увеличились по сравнению с первым годом опыта. Так, по сравнению с контрольным вариантом первого года опыта, в варианте с внесением минерального комплексного удобрения N 90 (NH 4 NO 3 +CaSO 4 )P 90 K 120 +20 т навоза поглощение аммиака в слое 0–20 см увеличилось на 43,06 мг/кг, азота нитратного на 24,09 мг/кг. Это связано с тем, что внесение органических, минеральных и комплексных удобрений привело к ежегодному внесению в почву с корне- и стеблевыми остатками картофеля азота, фосфора и калия (Таблица 4).

Таблица 4

ДИНАМИКА АКТИВНЫХ ФОРМ АЗОТА В ГОРНО-ЧЕРНОЗЕМАХ СЕЛА ЧАЛДАШ КЕДАБЕКСКОГО РАЙОНА, в мг/кг, в среднем за 3 года

Варианты	Глубина, см	Бутонизации		Цветение		Спелость
		Погл. N/NH 4	N/NO 3	Погл. N/NH 4	N/NO 3	Погл. N/NH 4	N/NO 3
Контроль	0–20	28,54	11,03	25,33	8,55	24,34	5,15
	20–40	25,41	8,07	22,55	7,28	21,3	4,46
Органические	0–20	34,11	15,81	27,86	10,03	25,26	5,56
удобрение навоз 10 т	20–40	32,38	13,89	23,35	8,53	22,58	5,38
Органические	0–20	36,91	18,3	28,90	11,53	26,5	6,48
удобрение 15 т	20–40	35,16	16,25	25,6	10,25	23	5,81
N 60 P 60 K 60	0–20	35,8	17,66	28,16	10,78	25,74	6,31
	20–40	32,81	14,36	24,41	9,02	22,28	5,52
N 90 P 90 K 90	0–20	37,35	18,55	28,66	11,71	27,01	6,83
	20–40	33,97	37,9	26,74	10,19	23,21	5,67
N 93 P 98 K 126(+гипс) +20 т	0–20	41,02	21,06	31,6	15,17	31,03	7,98
	20–40	38,00	18,68	28,26	12,31	26,82	7,5

По результатам трехлетних исследований, проведенных в богарных условиях, почвы села Чалдаш Кедабекского района, установлено, что количество аммонийного и нитратного азота в почве без удобрений в фазе бутонизации составляет 28,54–11,03 мг/кг, в фазе цветения — 25,33–8,55 мг/кг и 24,34–5,15 мг/кг — в фазе созревания.

Увеличение этих показателей наблюдалось на варианте с органическим удобрением. По итогам 2 лет у сорта, внесенного N90(NH4NO3+CaSO4)P90K120+20 т навоза, в зависимости от питательного режима количество (N/NH4, N/NO3) в почве составляло 41,02–21,06 мг/кг в фазу бутонизации и 31,06–31,03 мг/кг в фазы цветения и созревания 15,17–7,98 мг/кг.

Количество (N/NH4, N/NO3) в почве в разные фазы роста растения увеличивалось по сравнению с контрольным вариантом. Это связано с тем, что внесение органических, минеральных и комплексных удобрений привело к внесению азота (N/NH4, N/NO3). По модели Дункана наименьшее значение N/NO3 составило 7,9183 в варианте «Контроль (без удобрений)». Самая высокая цена составила 13 467 в варианте «N90 (комплексное удобрение)+P90K120+20 т навоза».

Из норм удобрений органическое удобрение 10 т и N 60 P 90 K 60 , Органическое удобрение 15 т и органическое удобрение 15 т и N 90 P 90 K 90 имеют схожую динамику форм азота, поэтому применение наиболее соответствующий экономически эффективного из этих вариантов более эффективно. Из усредненных значений поглощенного N/NH 4 в горно-черноземах села Чалдаш Кедабекского района за 3 года выявлено, что нормы внесения удобрений и коэффициенты глубины в 6 вариантах оказывают существенное влияние на количество поглощенного N/NH 4 .

В заключении можно отметить, что поскольку значение P коэффициентов нормы внесения удобрений и глубины меньше 0,01, определено, что эти факторы оказывают существенное влияние на цену N/NH 4 в фазе цветения. При этом установлено, что на значительное изменение количества N/NH 4 в фазу цветения влияние нормы удобрений составило 64,7%. Фактор глубины оказал влияние на значительное изменение количества N/NH 4 в фазе цветения на 59,6%. Однако, поскольку значение P совокупного воздействия факторов глубины нормы внесения удобрений было больше 0,01, было обнаружено, что эти факторы вместе не оказали существенного влияния на значение N/NH 4 в фазе цветения. Согласно модели Дункана, наименьшее значение поглощенного N/NH 4 составило 24 175 в варианте «Контроль» (без удобрений). Самый высокий показатель 30,53 приходится на вариант N 90 (комплексное удобрение) + P 90 K 120 + 20 т навоза