Цель исследования
Известно, что среди минеральных удобрений большая роль в создании высоких урожаев сельскохозяйственных культур принадлежит фосфорным удобрениям, так как в странах СНГ, в том числе и в Узбекистане, большая часть обследованной почвы низко обеспечена этим элементом питания. Все это лимитирует уровень урожайности как сельскохозяйственных, так и лекарственных растений и снижает эффективность азотных и калийных удобрений.
В большинстве проведенных исследований в Средней Азии рассматривались вопросы эффективности применения фосфорных удобрений на хлопчатнике в зависимости от дозы, сроков, способов внесения, а так же рационального их размещения в севообороте [1, 4].
Установлено, что водорастворимые соли фосфорной кислоты, внесенные с удобрениями в почву, насыщенные кальцием, магнием, алюминием, частично железом, превращаются в двух – трехзамещенные фосфаты. При длительном взаимодействии с почвой эти соединения фосфатов переходят в более основные, труднодоступные для растения формы, поэтому коэффициент использования хлопчатником фосфорных удобрений не превышает 15-20 % в год действия, а с учетом последействия 30-35 %.
В настоящее время в результате систематического применения фосфорных удобрений, особенно в высоких дозах, превышающих во много раз потребность хлопчатника в фосфоре, в почвах сероземного пояса накопилось большое количество этого элемента питания в труднодоступных для растений формах (более 10 т/га в пахотном горизонте) [1, 2, 4].
Поэтому в условиях таких почв поиск путей мобилизации фосфатов из накопившихся трудноусвояемых их форм способствовал бы улучшению фосфорного питания хлопчатника и артишока колючего и повышению эффективности фосфорных удобрений. При частичном переводе этих трудноусвояемых растением фосфатов в доступные для хлопчатника и артишока колючего формы можно получить высокие урожаи и в какой-то мере снизить дозы фосфорных удобрений. В связи с этим, научное обоснование и разработка методов мобилизации почвенных фосфатов имеет особую актуальность [1, 2, 4, 5, 6, 7, 8].
Материал и методы исследования
Для изучения мобилизации фосфатов на типичных сероземах при использовании разных форм азотных удобрений закладывались полевые опыты на различных по обеспеченности подвижным фосфором типичных сероземах (низкая -24, средняя – 42 мг на 1 кг почвы). Годовая норма азотных и калийных удобрений составила соответственно: N – 200, Р ~ 140 и К – 90 кг/га (табл. 1).
Почва – типичный серозем давнего орошения среднесуглинистого механического состава, с высоким содержанием крупной пыли (40-60 %), илистые фракции почвы составляют 25-30 % и находятся в агрегированном виде. Содержание гумуса и валового азота в пахотном и подпахотном горизонтах (0-30, 30-50 см) составило соответственно 1.01 и 0.71, 0.72 и 0.09, 0,06 а содержание валового фосфора – 0,12 и 0,08, валового калия в пределах 170 – 171 и 1,10 % к сухой почве. Содержание аммиачного азота в почве – в ничтожных количествах – 1,1 и 2,3 мг/кг почвы; нитратов – 17 – 18 мг/кг в пахотном и 11,0 – 12,5 – в подпахотном горизонтах. Обменный калий в почве находился на уровне 160-165 в пахотном и 110-115 мг/кг – в подпахотном горизонте.
Создание фонов по обеспеченности почвы (низкая – 24, средняя – 42 мг/на 1 кг почвы) фосфором осуществляли следующим образом: выделяли участок площадью 0,7 га с содержанием подвижного фосфора 17 мг/кг почвы, т.е., почва близка к очень низкообеспеченной этим элементом питания. Ежегодно (1987 – 2015 гг.) осенью, после уборки урожая изучаемых растений, вносили фосфорные удобрения порядка 100, 200 и 300 кг/га Р2О5; затем в образцах почвы с внесением разных норм фосфорных удобрений определяли подвижный фосфор [3, 6].
В результате взаимодействия вносимых разных доз (100, 200 и 300 кг/га) фосфорных удобрений в почве, уровень содержания подвижного фосфора повысился от 17 (исходное) до 24,36,42 мг/кг почвы соответственно.
Вегетационные и полевые опыты заложены в 1987 – 2015 гг. на низко (24 мг/кг) и среднеобеспеченной (42 мг/кг) подвижными фосфатами почве с ежегодным внесением фосфорных удобрений в вегетационных и полевых опытах соответственно 4 г/сосуд и 140 кг/га Р2О5.на среднеобеспеченной фосфором почве и 3 г/сосуд и 105 кг/га Р2О5 на низкообеспеченной.
Легкодоступные для растений формы фосфора, извлекаемого 1 % углекислым аммонием в сероземах невелики, и составляют 1-3 % от его общего содержания. По данным многих исследователей [2, 3], углекислым аммонием извлекается в основном моно- и дифосфаты кальция, частично затрагивая трехкальциевые соединения фосфора и они составляют главную часть фонда потребления фосфора хлопчатником и другими растениями.
Результаты исследования и их обсуждение
Результаты вегетационных и полевых опытов установили, что содержание подвижного фосфора в почве, извлекаемого 1 % углекислым аммонием больше в первой половине вегетации изучаемых растений, чем во второй (цветение – плодообразование).
Таблица 1
Схема вегетационных и полевых опытов
|
Номер варианта |
Обеспеченность почвы подвижным фосфором |
Формы азотных удобрений |
Годовая норма удобрений |
|||||
|
Вегетационный опыт г/сосуд |
Полевой опыт кг/га |
|||||||
|
N |
P |
K |
N |
P |
K |
|||
|
1 |
Низкая |
CO(NH2)2 |
5 |
4 |
1,5 |
200 |
140 |
90 |
|
2 |
Низкая |
NH4NO3 |
5 |
4 |
1,5 |
200 |
140 |
90 |
|
3 |
Низкая |
Ca(NO3)2 |
5 |
4 |
1,5 |
200 |
140 |
90 |
|
4 |
Низкая |
(NH4)2SO4 |
5 |
4 |
1,5 |
200 |
140 |
90 |
|
1 |
Средняя |
CO(NH2)2 |
5 |
4 |
1,5 |
200 |
140 |
90 |
|
2 |
Средняя |
NH4NO3 |
5 |
4 |
1,5 |
200 |
140 |
90 |
|
3 |
Средняя |
Ca(NO3)2 |
5 |
4 |
1,5 |
200 |
140 |
90 |
|
4 |
Средняя |
(NH4)2SO4 |
5 |
4 |
1,5 |
200 |
140 |
90 |
При внесении под хлопчатник и артишока колючего мочевины и сульфата аммония содержание подвижного фосфора больше, чем при использовании аммония азотнокислого и нитрата кальция. Мочевина и сульфат аммония увеличивают содержание подвижного фосфора больше на среднеобеспеченной фосфором почве, чем на низкообеспеченной. Разница в содержании подвижных фосфатов в почве при использовании под хлопчатником и артишоком колючим разных форм азотных удобрений сохраняется и в конце вегетации растений, однако в этот период она несколько сглаживается.
Фосфаты различных групп, выделенных по Чирикову [4, 5], как известно в одинаковой мере доступны растениям. Фосфаты, растворимые в воде, насыщенной углекислой, доступны и поглощаются ими весьма энергично, а фосфаты, растворимые в уксуснокислой вытяжке, используются растениями различно в зависимости от почвенных условий, солянорастворимые фосфаты не относятся к категории усвояемой формы фосфатов и считаются резервом фосфорного питания растений.
Результаты анализов (конец вегетации) установили, что величина содержания в почве фосфора, извлекаемого углекислой вытяжкой, заметно меняется в зависимости от применения разных форм азотных удобрений. При внесении мочевины и сульфата аммония, по сравнению с внесением нитрата кальция и азотнокислого аммония, заметно снижается содержание фосфора, извлекаемого углекислой вытяжкой.
Это, по-видимому, связано с одной стороны переходом фосфора, извлекаемого углекислой вытяжкой, в углеаммонийную, а с другой усилением поглощения растением этого элемента питания (табл. 2).
Таблица 2
Содержание фосфатов различной растворимости при использовании под хлопчатник и артишока колючего разных форм азотных удобрений (мг/кг (конец вегетации)
|
Форма фосфора |
Низкая обеспеченность |
Средняя обеспеченность |
||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
Вегетационные опыты Хлопчатник |
||||||||
|
Общий |
1174 |
1172 |
1165 |
1283 |
1242 |
1238 |
1233 |
1247 |
|
Растворимый в углекислой вытяжке |
61,7 |
70,3 |
68,7 |
61,3 |
65,0 |
70,0 |
67,8 |
66,0 |
|
Растворимый в 0,5н уксусной кислоте |
689 |
693 |
698 |
686 |
703 |
718 |
720 |
706 |
|
Растворимый в 5н соляной кислоте |
208 |
211 |
206 |
208 |
232 |
229 |
230 |
231 |
Артишок колючий
|
Общий |
1184 |
1191 |
1158 |
1293 |
1253 |
1244 |
1239 |
1251 |
|
Растворимый в углекислой вытяжке |
62,3 |
71,9 |
70,8 |
63,4 |
67,2 |
69,4 |
68,6 |
67,7 |
|
Растворимый в 0,5н уксусной кислоте |
695 |
702 |
710 |
694 |
711 |
731 |
735 |
712 |
|
Растворимый в5н соляной кислоте |
214 |
218 |
209 |
213 |
217 |
220 |
224 |
223 |
Полевые опыты
Хлопчатник
|
Форма фосфора |
Низкая обеспеченность |
Средняя обеспеченность |
||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
Полевые опыты хлопчатник |
||||||||
|
Общий |
1170 |
1172 |
1178 |
1268 |
1240 |
1248 |
1251 |
1238 |
|
Растворимый в углекислой вытяжке |
70 |
78 |
75 |
68 |
73 |
79 |
81 |
72 |
|
Растворимый в 0,5н уксусной кислоте |
680 |
693 |
695 |
682 |
721 |
731 |
733 |
720 |
|
Растворимый в5н соляной кислоте |
215 |
214 |
217 |
214 |
231 |
235 |
233 |
230 |
Артишок колючий
|
Общий |
1176 |
1187 |
1191 |
1180 |
1293 |
1302 |
1309 |
1286 |
|
Растворимый в углекислой вытяжке |
73 |
78 |
79 |
73 |
82 |
89 |
93 |
83 |
|
Растворимый в 0,5н уксусной кислоте |
687 |
696 |
693 |
679 |
788 |
799 |
806 |
789 |
|
Растворимый в 5н соляной кислоте |
218 |
220 |
224 |
218 |
239 |
243 |
245 |
239 |
Варианты: 1) CO(NH2)2 , 2) NH4NO3, 3) Ca(NO3)2 , 4) (NH4)2SO4 .
Таблица 3
Рост главного стебля, накопление плодоэлементов и урожай хлопка-сырца в зависимости от обеспеченности почвы фосфором и внесения разных форм азотных удобрений
Полевые опыты
|
Номер варианта |
Обеспеченность почвы подвижным фосфором |
2011 г. |
Количество коробочек |
Урожай хлопка-сырца ц/га |
2012 г. |
Количество коробочек |
Урожай хлопка-сырца ц/га |
||
|
Высота главного стебля см. |
Высота главного стебля см. |
||||||||
|
1. VIII |
1. IX |
1. VIII |
1. IX |
||||||
|
1 |
Низкая |
73 |
83 |
9,1 |
38,6 |
75 |
84 |
9,5 |
39,0 |
|
2 |
Низкая |
71 |
80 |
9,0 |
35,8 |
73 |
82 |
9,2 |
37,5 |
|
3 |
Низкая |
68 |
75 |
8,5 |
34,9 |
69 |
80 |
8,7 |
37,0 |
|
4 |
Низкая |
74 |
83 |
9,3 |
39,3 |
76 |
97 |
9,8 |
39,8 |
|
НСР 0,95 |
1,15 ц/га |
1,20 ц/га |
|||||||
|
1 |
Средняя |
75 |
87 |
10,8 |
41,4 |
78 |
89 |
11,0 |
43,5 |
|
2 |
Средняя |
73 |
83 |
10,0 |
38,7 |
75 |
85 |
10,8 |
40,5 |
|
3 |
Средняя |
72 |
82 |
9,6 |
38,0 |
74 |
86 |
10,0 |
40,0 |
|
4 |
Средняя |
76 |
91 |
11,0 |
40,8 |
80 |
94 |
11,2 |
43,3 |
|
НСР 0,95 |
1,50 ц/га |
1,13 ц/га |
|||||||
При внесении мочевины, особенно сульфата аммония, содержание в почве фосфатов, растворимых в уксуснокислой вытяжке также заметно снижается пo отношению к содержанию в почве фосфатов с внесением азотнокислого аммония и нитрата кальция.
Эти данные свидетельствуют, что при внесении амидной и аммиачной форм азотных удобрений мобилизация фосфатов из углерастворимой и уксуснорастворимой их фракции происходит в большей мере, чем при использовании нитратной и аммиачно-нитратной форм. Это подтверждается данными по использованию как хлопчатником, так и артишоком колючим в зависимости от источника азотного питания.
Мобилизация почвенных фосфатов, растворимых в уксуснокислой вытяжке, зависит от уровня обеспеченности почвы фосфором и она происходит в большей мере на среднеобеспеченной фосфором почве, чем низкообеспеченной, что связано с высоким содержанием резервного фонда фосфора, извлекаемого уксуснокислой вытяжкой. Примерно такие же данные получены в полевом опыте, где содержание фосфора, извлекаемого углекислой и уксуснокислой вытяжками было меньше при внесении под хлопчатник и артишока колючего амидной и аммиачной форм азота, чем нитратной и аммиачно-нитратной. Данные наших исследований согласуются с материалами исследований, полученных и другими исследователями [7, 8].
Следовательно, фосфатмобилизующая способность разных форм азотных удобрений располагается в следующей последовательности: сульфат аммония, мочевина, азотнокислый аммоний, нитрат кальция.
Полевые опыты так же установили, что рост главного стебля и количество вполне сформировавшихся коробочек зависит от уровня обеспеченности почвы подвижным фосфором и форм азотных удобрений (табл. 3). Ростовые процессы и образование плодоэлемнтов протекают более интенсивно на среднеобеспеченной фосфором почве, чем на низкообеспеченной. И здесь мочевина и сульфат аммония оказали более положительное влияние на ускорение роста главного стебля, увеличение числа коробочек и урожай хлопка сырца, чем нитрат аммония и особенно нитрат кальция.
Таким образом, приведенные данные показывают, что применение разных форм азотных удобрений по-разному оказывает влияние на рост, плодоношение и урожай хлопка-сырца.
По эффективности используемые формы азотных удобрений располагались в следующей последовательности: сульфат аммония, мочевина, азотнокислый аммоний и нитрат кальция. При этом эффективность применения сульфата аммония и мочевины по сравнению с аммиачной селитрой, особенно нитратом кальция, проявляется в большей мере на фоне среднеобеспеченной почвы, чем на низкообеспеченной.
Выводы
На основании проведенных нами результатов исследований можно сделать следующие выводы:
1. Содержание соединений фосфора в почве зависит от обеспеченности её подвижным фосфором. С повышением обеспеченности почвы фосфором от низкой до средней увеличивается в почве содержание фосфатов, извлекаемых в угле- и уксуснокислых и солянокислых вытяжках соответственно от 79, 708 и 210 мг/кг почвы до 84,746 и 233 мг/га.
2. При внесении мочевины, особенно сульфата аммония по сравнению с внесением азотнокислого аммония и нитрата кальция снижается содержание фосфатов, извлекаемых водными растворами угле – и уксусной кислот, одновременно в этих условиях повышается содержание подвижных фосфатов, извлекаемых углекислым аммонием. На среднеобеспеченной подвижным фосфором почве мобилизация фосфатов из первой и второй групп по Чирикову при применении мочевины и сульфата аммония больше, чем на почве с низкой обеспеченностью этим элементом питания. Содержание фосфатов, извлекаемых раствором соляной кислоты, при использовании под хлопчатник и артишока колючего разных форм азотных удобрений существенно не изменилось и оставалось на уровне их исходного содержания.
3. Более высокое содержание в почве подвижного фосфора, извлекаемого углекислым аммонием, приурочено к весеннему периоду, низкое – осенному. Применение под хлопчатник и артишока колючего мочевины, особенно сульфата аммония по отношению аммония азотнокислого и кальция нитрата, способствует увеличению в почве подвижных фосфатов (по Мачигину) за счет мобилизации первых групп фосфатов (по Чирикову). Подвижные фосфаты, извлекаемые раствором углекислого аммония, при внесении под хлопчатник и артишока колючего сульфата аммония и мочевины увеличиваются в большей мере на среднеобеспеченной этим элементом питания почве, чем на низкообеспеченной.
4. Внесение мочевины и особенно сульфата аммония по сравнению с внесением азотнокислого аммония и нитрата кальция способствуют усилению роста стебля, увеличению плодоэлементов как хлопчатника, так и артишока колючего.