Экологические факторы продуктивности смородины черной на мерзлотной почве в условиях Якутии

Горохова, Ольга Гаврильевна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Экологические факторы продуктивности смородины черной на мерзлотной почве в условиях Якутии
ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)

Автореферат диссертации по теме "Экологические факторы продуктивности смородины черной на мерзлотной почве в условиях Якутии"

005013082

ГОРОХОВА ОЛЬГА ГАВРИЛЬЕВНА

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ПРОДУКТИВНОСТИ

СМОРОДИНЫ ЧЕРНОЙ НА МЕРЗЛОТНОЙ ПОЧВЕ В УСЛОВИЯХ ЯКУТИИ

Специальность 03.02.08 - экология (биологические науки)

2 2 мдр 2012

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Улан-Удэ-2012

005013082

Работа выполнена в Институте биологических проблем криолитозоны СО РАН, г. Якутск

Научные руководители: доктор биологических наук

Чевычелов Александр Павлович, кандидат биологических наук Коробкова Татьяна Сергеевна

Официальные оппоненты: доктор биологических наук

Убугунова Вера Ивановна, кандидат биологических наук Горбунов Иван Викторович

Ведущая организация:

Научно-исследовательский институт прикладной экологии Севера ФГАОУ ВПО «Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова»

Защита состоится «11» апреля 2012 г. в 14.00 часов на заседании

диссертационного совета Д.212.022.03 при ФГБОУ ВПО «Бурятский

государственный университет» по адресу:

670000, г. Улан-Удэ, ул. Смолина, 24а, конференц-зал.

Факс: (3012) 210588, e-mail: d21202203@mail.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Бурятский государственный университет»

Автореферат разослан « /"» марта 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат биологических наук

Шорноева Н.А.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Агроэкология традиционно считается одним из разделов прикладной экологии. Так повышение плодородия почв и сохранение окружающей среды является надежной основой гарантированного обеспечения населения продуктами питания. Соблюдение экологических требований особенно важно для регионов с невысоким биоклиматическим потенциалом и почвами с низким естественным плодородием (Назарюк, 2007). В связи с этим разработка агроэкологических основ производства продукции растениеводства в северных регионах рискованного земледелия в современном состоянии экономики и продовольственного рынка России представляет предельно актуальную задачу.

Ягодоводство в России - традиционная составляющая садоводческой отрасли (Куликов, 2009). Климатические условия в зонах наиболее развитого садоводства в Сибири в большей степени отвечают требованиям к условиям произрастания ягодных культур по сравнению с плодовыми (Титова, 2009). Это особенно характерно для самого северного садоводства в России (Черткова, Готовцева, 2004).

Общеизвестна огромная роль ягодных культур, как источников витаминов, Сахаров, микроэлементов и других биологически активных веществ, которые необходимы для нормального развития организма человека. Это особенно актуально для населения северных территорий России, проживающего в экстремальных условиях внешней среды. По нормам Института питания человек должен потреблять около 100 кг плодов и ягод в год, в том числе - 12-13 кг ягод. В Сибири на душу населения приходится всего 3-5 кг (Коробкова, 2001).

Продовольственное обеспечение населения Республики Саха (Якутия), проживающего в жестких климатических условиях, является одной из острейших проблем. Пища здесь должна быть не только высококалорийной, но и разнообразной. Однако население часто испытывает недостаток овощей и плодово-ягодных продуктов, особенно в свежем виде (Гончаров и др., 2009).

В связи с необходимостью обеспечения качественного и сбалансированного питания северян, и в частности якутян, остро стоит проблема производства скоропортящихся ягод в местных условиях и разработки научных основ ягодоводства в мерзлотной области. При этом возникает необходимость обоснования и разработки таких приемов управления продуктивностью растений и воспроизводством почвенного плодородия, которые исключали бы проявление различного рода отрицательных последствий, позволяя достигать намеченных результатов при наиболее экономном и экологически допустимом использовании почвы, воды и минеральных удобрений (Никитишен, Демидов, 1990).

Цель исследований. Оценка влияния агроэкологических условий на продуктивность смородины черной, произрастающей на мерзлотной почве.

Основные задачи: *\

1. Изучение агрофизических и агрохимических свойств мерзлотной >

лугово-черноземной почвы опытного участка.

2. Исследование тепло- и влагообеспеченности почвы опытного участка в контрастных климатических условиях лет наблюдений.

3. Изучение динамики пищевого режима мерзлотной лугово-черноземной почвы в условиях различного агрофона.

4. Определение компонентов продуктивности трех сортов смородины черной в разных агроэкологических условиях.

5. Оценка качества ягод смородины черной в различных агроэкологических условиях.

Научная новизна. В настоящее время агроэкологические основы северного земледелия и мерзлотного растениеводства слабо разработаны. До последнего времени при создании зональных технологий возделывания смородины черной в мерзлотной области не до конца учитывались эдафические условия. В связи с этим впервые на криоаридной территории Центральной Якутии в условиях полевого опыта изучены агрохимические и агрофизические свойства, гидротермический и пищевой режимы мерзлотной лугово-черноземной почвы в аспекте устойчивого развития агроэкосистем и повышения продуктивности смородины черной. Определено влияние агроэкологических условий на компоненты продуктивности и качество ягод трех сортов смородины черной различного генетического происхождения, возделываемых в Якутии.

Защищаемые положения:

1. При научном обосновании приемов возделывания и повышения продуктивности смородины черной в мерзлотной области, помимо агроклиматического потенциала необходимо оценивать уровни плодородия криогенных почв.

2. Основными факторами продуктивности смородины черной, произрастающей в Центральной Якутии на относительно теплообеспеченных мерзлотных лугово-черноземных почвах, являются влажность и агрофон.

3. При равных агроэкологических условиях среди исследуемых форм смородины черной по продуктивности выделяется сорт местной селекции Якутская по сравнению с инорайонными сортами Омская и Надежда.

Практическая значимость. Как уже отмечалось, одним из надежных и эффективных источников витаминной продукции в условиях северного садоводства являются ягодные культуры. Внедрение лучших сортов ягодных культур в производство сдерживается неудовлетворительной работой питомников и недопустимо низким уровнем агротехники на промышленных плантациях. При этом также неудовлетворительно решается проблема улучшения качественных показателей ягод. Из-за несоблюдения зональных технологий возделывания и создания необходимых агроэкологических условий хозяйственный потенциал продуктивности ягодных культур используется, как правило, только на 10-20% (Казаков, 2009).

В связи с этим используемые нами приемы повышения уровня плодородия мерзлотной лугово-черноземной почвы привели к максимальному

увеличению урожайности ягод, произрастающей на ней смородины черной в 1,5-2 раза, а также содержания в них аскорбиновой кислоты на 25-30% и витамина Р-на 40-60%. Данные приемы могут быть с успехом использованы как в промышленном, так и в любительском садоводстве при возделывании смородины черной на малоплодородных мерзлотных почвах Центральной Якутии.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были представлены и доложены на российских и международных конференциях: «Интродукция нетрадиционных и редких растений» (Мичуринск, 2008), «Биологические системы: устойчивость, принципы и механизмы функционирования» (Нижний Тагил, 2010), «Фундаментальные и прикладные аспекты современной биологии» (Томск, 2010), «Почвы Сибири - прошлое, настоящее и будущее» (Новосибирск, 2010), а также на межлабораторных семинарах Института биологических проблем криолитозоны СО РАН.

Личный вклад автора. Автором проведены полевые и лабораторные работы, анализ полученных материалов, их научная интерпретация и публикация.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 научных работ, в том числе 4 статьи в рецензируемых журналах, включенных в соответствующий «Перечень» ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, выводов и списка литературы. Она изложена на 124 страницах машинописного текста, содержит 34 таблицы и 5 рисунков. Список литературы включает 139 источников, в том числе 14 иностранных авторов.

Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность научным руководителям - д.б.н. Чевычелову Александру Павловичу и к.б.н Коробковой Татьяне Сергеевне. Особую признательность автор выражает коллективам лаборатории генезиса почв и радиоэкологии, плодово-ягодного питомника ботанического сада Института биологических проблем криолитозоны СО РАН за помощь в проведении полевых и лабораторных исследований.

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 1.1 Состояние изученности вопроса

В данном разделе работы проведен анализ научных публикаций, в которых изучались биологические особенности, влияние эдафических и климатических условий, уровня питания на продуктивность и качество ягод смородины черной, произрастающей, главным образом, в немерзлотных регионах нашей страны (Инденко, 1959; Мочалов, 1972; Предеина, 1972; Щербак, 1972; Каравосов, Шкурко, 1978; Северин, 1985, 1996, 2009; Горбов, Трунов, 2009; Кондаков, Сироткина, 2009; Резвякова, Ожерельева, 2009 и др.).

По результатам данных исследований установлено, что смородина черная лучше всего произрастает на почвах с благоприятными физико-химическими свойствами, не переувлажненных и не засоленных. В районах произрастания

смородины с недостаточным увлажнением необходимым условием повышения ее продуктивности является орошение.

Подобные исследования также частично проводились в условиях криоаридной территории Центральной Якутии (Мусич, 1974; Черткова, 1974; Черткова, Готовцева, 2004 и др.) и носили эпизодический характер.

Но в данных работах авторами, как правило, не оценивались агрохимические и агрофизические свойства, пищевой и гидротермический режимы почв, в том числе и мерзлотных.

1.2 Объекты и методы исследований

Экспериментальные работы проводились на территории плодово-ягодного участка Якутского ботанического сада Института биологических проблем криолитозоны СО РАН в условиях полевого опыта (Доспехов, 1979) с органическими и минеральными макро- и микроудобрениями на фоне орошения. Объектами исследования являлись 3 сорта смородины черной: Якутская (Альго) (Ribes dikuscha Fisch, ex Turcz * Ribes pauciflorum Turcz. ex Pojark) - сорт якутской селекции ЯНИИСХ, Омская (Ribes nigrum ssp. europaeum Jancz) - сорт сибирской селекции ГНУ СибНИИСХ (Омск), Надежда (Ribes nigrum ssp. sibiricum E. Wolj) - сорт сибирской селекции ГНУ НИИСС им. М.А. Лисавенко (Барнаул), произрастающие на мерзлотной лугово-черноземной почве. Опыты проводились в 2008-2010 годах по следующей схеме. Сорт Якутская: 1. Контроль, без удобрений; 2. NPK; 3. NPK + перегной; 4. NPK + микроэлементы. Сорта Омская и Надежда: 1. Контроль, без удобрений; 2. NPK. Повторность опытов трехкратная. Возраст кустов всех исследуемых сортов 7-9 лет.

При этом дозы минеральных удобрений составили кг/га: в 2008 г -ИэдРбоКбо, в 2009 г - NooPhK«,, а в 2010 г - N|2oP6oK90. Комплексное микроудобрение вносилось в дозе: бор - 1,0; цинк - 20,0; медь - 5,0; кобальт -1,0; марганец - 10,0; молибден - 1,0 кг/га. Перегной вносился в 2008 г из расчета дозы 60 т/га. В качестве минеральных удобрений использовали мочевину с содержанием N - 46%, аммофос - Р205 - 52% и N - 12%, а также сульфат калия - К20 - 53%. Макроудобрения вносились вразброс, а микроудобрения в виде раствора на поверхность почвы. При этом расчетная площадь корневого питания одного куста смородины составляла 2,25 м2 (1,5x1,5 м).

Определение химических и физико-химических показателей почвы проводили по общепринятым в почвоведении и агрохимии методикам (Аринушкина, 1970). Подвижные формы азота, фосфора и калия в слое почвы 0-20 см изучали также по стандартным методикам (Агрохимические методы..., 1985). Отбор почвенных проб проводили 1 раз в месяц и 4-5 раз в течение вегетационного периода.

Агрофизические показатели, а именно удельную массу (УМ) определяли в лаборатории пикнометрическим методом, объемную массу (ОМ) - в полевых условиях методом режущего кольца, наименьшую влагоемкость (HB) -

методом заливных площадок, максимальную молекулярную гигроскопичность (ММГ) - в лаборатории по Николаеву, влажность завядания (ВЗ), влажность разрыва капилляров (ВРК), полную влагоемкость (ПВ) и общую порозность (Р0) -расчетным методом (Практикум..., 1980; Шеин, Гончаров, 2006).

Температуру почвы (Тп) определяли ежемесячно и 5 раз за период вегетации методом вытяжных почвенных термометров послойно через 20 см в толще 0-100 см, полевую влажность (\У„) - также ежемесячно послойно через 10 см в толще 0-100 см в трехкратной повторности термостатно-весовым методом. Гидротермические наблюдения проводили в течение вегетационного периода 15.05-15.09.

Урожайность всех трех исследуемых сортов смородины черной определяли в 2-3 приема по мере созревания ягод с каждого куста по повторностям. Морфоструктурные компоненты продуктивности и оценка фотосинтетической продуктивности определены по общепринятой программе и методике сортоизучения плодовых, ягодных и орехоплодных культур (Программа..., 1999).

Биохимические показатели в ягодах определяли по следующим методикам: аскорбиновую кислоту - титрованием 2,6-дихлорфенолиндофенолом (по Тильмансу), витамин Р - по Левенталю, сахара -по Бертрану (Руководство..., 1976; Ермаков, 1987).

Результаты определения урожайности, фотосинтетической продуктивности и биохимических показателей были обработаны дисперсионным методом анализа (Петухов и др., 1979).

Глава 2. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ 2.1 Ландшафтно-климатические особенности

В целом климат исследуемой территории характеризуется как резкоконтинентальный умеренно-холодный аридный, с продолжительной малоснежной жесткой зимой и коротким жарким сухим летом. При этом среднегодовая температура воздуха отрицательная -10,3°С, среднемноголетняя сумма активных I (^ > 10°С) - 1565°С, за год выпадает всего 202 мм осадков, коэффициент увлажнения составляет 0,3, а коэффициент континентальное™ -302. Согласно агроклиматическому районированию земледельческой зоны Якутской АССР, данная территория относится к теплому засушливому району (1Уа) теплой термической зоны. В данном районе 1Уа возделывают все сельскохозяйственные культуры, районированные в республике, но для получения высоких урожаев, особенно картофеля и овощей, здесь необходимо орошение (Агроклиматические ресурсы..., 1973).

Согласно почвенно-мелиоративному районированию, исследуемый район входит в состав Якутской долинностепной провинции. Зональными автоморфными почвами провинции являются мерзлотные черноземы, развитые на ровных повышениях и вершинах увалов.

Пригородная часть г. Якутск входит в состав т.н. центральной подзоны Приленской зоны общей площадью 70,5 тыс. кв. км. Основу агромелиоративного фонда здесь составляют мерзлотные черноземы совокупно с черноземовидными почвами - лугово-черноземными и черноземно-луговыми. Лугово-черноземные почвы развиваются под лугово-степной растительностью и занимают пологие склоны увалов надпойменных террас. Это полугидроморфные почвы, получающие дополнительную влагу за счет стока вод с вышележащих элементов рельефа. Но вследствие засушливости климата, малого количества осадков и склонового положения надмерзлотные воды в них, как правило, не формируются.

2.2 Состав и свойства почвы опытного участка Разрез 1БС-09 исследуемой мерзлотной лугово-черноземной почвы опытного участка был заложен на приозерном гривном повышении, на территории ягодника Якутского ботанического сада ИБПК СО РАН, и характеризовался следующим морфологическим строением профиля: Апах(0-25) - АВСа(25-35) - ВСа(35-51) - ВССа(51-107) - С(107-136 см).

Анализ физико-химических и агрохимических свойств данной мерзлотной лугово-черноземной почвы указывает на низкий уровень ее плодородия, что проявлялось, прежде всего, в слабощелочных и щелочных значениях рН, низком содержании гумуса и общего азота. Обеспеченность подвижными формами азота и калия данной почвы являлась низкой, а подвижным фосфором - высокой (табл. 1). Несмотря на преобладание в составе ее почвенно-поглощающего комплекса щелочноземельных катионов Са+2 и , доля обменного Иа+ была весьма значительна и возрастала сверху - вниз, что позволяет нам отнести данную почву к солонцеватой. Причем, с глубиной степень солонцеватости увеличивалась.

Таблица 1

Агрохимические свойства лугово-черноземной почвы, разрез 1БС-09

Горизонт Глубина, см рНВОД|1 Гумус, % Азот, % C:N Подвижные, мг/100 г почвы

NH+4 NO'j Р2О5 К20

Агах 5-15 7,4 2,6 0,048 31 0,4 1,0 24,3 14,1

АВс, 25-35 8,1 2,1 0,024 51 0,3 0,8 13,8 9,1

Вг. 37-47 8,6 2,4 0,035 40 0,4 0,8 9,3 4,9

ВССа 70-80 8,9 1,6 0,020 46 0,8 0,8 16,5 5,6

С 115-125 8,5 - - - - - - -

* Прочерк означает, что значение показателя не определено.

Исследуемая почва является также незасоленной, так как общее содержание солей по профилю не превышает 0,3%. При этом отмечается рост общего количества солей сверху - вниз по почвенному профилю с 0,055 (в гор. Апах) до 0,251% (в гор. ВССа) и затем почти двукратное уменьшение их содержания в почвообразующей породе. Состав водной вытяжки по почвенному профилю также изменяется, так если в гор. АВса, ВСа и С он

гидрокарбонатно-натриевый, то в гор. А„м и ВССа - соответственно сульфатно-кальциевый и сульфатно-натриевый.

Гранулометрический состав почвы разр. 1БС-09 в верхней части почвенного профиля (гор. Апах, АВСа и ВСа) определяется как среднесуглинистый, в гор. ВСса - как легкосуглинистый, а в гор. С - как супесчаный. По данным анализа агрофизических свойств в верхней 0-30 см толще было также выявлено уплотнение исследуемой почвы, которое фиксировалось по увеличению объемной массы (1,40-1,43 г/см3), уменьшению общей порзности (45,4-46,8%) и наименьшей влагоемкости (19,0-20,3%) (табл. 2).

Таблица 2

Агрофизические свойства лугово-черноземной почвы, разрез 1БС-09

Глубина, см Удельная масса, г/см3 Объемная масса, г/см3 Содержание частиц; размер, мм Порозность, % Наименьшая влагоемкость, %

<0,01 <0,001

0-10 2,62 1,43 31,2 16,4 45,4 20,3

10-20 2,61 1,42 31,6 16,4 45,6 19,0

20-30 2,63 1,40 31,4 16,8 46,8 19,2

30-40 2,62 1,22 33,7 14,3 53,4 21,7

40-50 2,66 1,19 32,3 13,3 55,3 23,9

50-60 2,68 1,20 27,8 11,6 55,2 25,2

60-70 2,66 1,30 20,7 8,7 55,1 23,7

70-80 2,66 1,30 23,2 10,4 51,1 23,7

80-90 2,69 1,25 26,0 10,5 53,5 25,7

90-100 2,67 1,26 24,2 9,2 52,8 25,3

Оценка агрофизических показателей мерзлотной лугово-черноземной почвы опытного участка позволяет констатировать, что исследуемая почва в целом обладает благоприятными свойствами, способствующими нормальному росту и развитию растений.

Глава 3. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ПРОДУКТИВНОСТИ 3.1 Теплообеспеченность Отмечаемые в период вегетации 2008 и 2009 гг. температуры почвы были довольно схожи. Близость фиксируемых температур почвы в данные годы исследований была обусловлена схожестью их температурных условий (табл.

3).

Как и 2008 г, так и 2009 г, когда сумма активных температур воздуха (1>10°С) соответственно составляла 1936 и 1850°С, были более теплыми по сравнению со среднемноголетними (1565°С), а 2010 г являлся более холодным (1661°С), чем предыдущие годы, что особенно наблюдалось по понижению майских и июньских температур почвы. При этом, глубина проникновения активных температур в почву в течение двух месяцев вегетационного периода (15.06 - 15.08) всех лет наблюдений достигала 60 см, то есть на всю глубину корнеобитаемого слоя и растения в это время находились в наиболее благоприятных температурных условиях, несмотря на отмечаемую разницу в теплообеспеченности отдельных лет. На основании 10 смежных наблюдений

температур почвы и воздуха, проводимых в течение двух лет и приуроченных примерно к 13 часам дня, была определена функция зависимости температуры почвы (О на глубине 20 см от температуры воздуха (Чв) с высокой долей апроксимации, которая имела следующий вид: у = 0,7131х - 0,9392, где у -температура почвы, ах- температура воздуха.

Таблица 3

Некоторые климатические показатели вегетационных периодов 2008-2010 гг.

Год Среднемесячная 10"С Период Осадки

июня июля с1> 10°С,дни в мае, мм

2008 19.4* 20,6 1936 104 5

+4,0 +1,9 +371 +5 -10

2009 19.6 20.5 1850 110 29

+4,2 +1,8 +285 +11 +14

2010 17.0 21,9 1661 101 30

+1,6 +3,2 +96 +2 +15

Среднемноголетнее

значение 15,4 18,7 1565 99 15

*Над чертой - значение показателей, под чертой - их отклонение от среднемноголетних величин (Справочник..., 1966).

Учитывая динамику температур воздуха выше 10°С в течение вегетационных периодов 2008-2010 гг., нами по приведенной выше формуле были рассчитаны суммы активных температур исследуемой почвы на глубине 0-20 см, которые соответственно составляли 1226, 1219 и 1032°С. Это позволило нам, согласно имеющейся классификации почв по их температурному режиму (Добровольский, Урусевская, 1984), также выявить фациальный подтип исследуемой мерзлотной лугово-черноземной почвы опытного участка, который определяется как умеренно холодный мерзлотный.

3.2 Влагообеспеченность Различия в увлажнении мерзлотной лугово-черноземной почвы опытного участка в данные периоды исследований проявлялись только в начале вегетации растений - в мае и далее нивелировались вегетационными поливами, которые осуществлялись с первой декады июня по первую декаду августа в 3 -4 приема общей нормой около 1000 м3/га. По влагообеспеченности весеннего периода (в мае) 2009 и 2010 гг. были схожи (табл.3), когда количество осадков (29 и 30 мм) двоекратно превышало среднемноголетнюю норму, в то время как 2008 г характеризовался минимальным весенним увлажнением (5 мм).

Полевая влажность исследуемой почвы в 2008 г была существенно выше, чем в 2009 г. В 2010 г июньская влажность была выше, чем в предыдущие годы за счет относительно большего количества выпавших июньских осадков. В целом исследование динамики влажности данной почвы в долях НВ указывает на то, что незначительный недостаток увлажнения в период вегетации растения, произрастающие на данной почве, испытывали только в самом верхнем 0-10 см слое. В остальной почвенной толще запасы влаги не уменьшались ниже 0,7НВ или ВРК, и оставались в диапазоне активной или продуктивной влаги.

3.3 Агрофон

Внесение минеральных и органических удобрений производилось по выше указанной схеме. При этом доза полного минерального удобрения в годы исследований определялась в соответствии с данными по обеспеченности мерзлотной лугово-черноземной почвы опытного участка основными элементами минерального питания IV, Р и К.

Данные анализа по содержанию подвижных форм азота, фосфора и калия в исследуемой почве на глубине 0-20 см в течение вегетационных периодов 2008-2010 гг. (табл. 4-6) показывают, что в 2008-2009 гг. содержание аммиачного азота в данной почве во всех удобренных вариантах по сравнению с контролем повысилось (табл. 4). В конце вегетационного периода концентрация его сократилась, что связано с выносом данного элемента из почвы в процессе его поглощения растениями. Причем, если в конце вегетационного периода 2008 г отмечалось, как правило, понижение концентрации данного элемента в почве, то в следующем году в начале вегетации наблюдалось повышение, что связано с внесением азотного удобрения. В 2010 г в целом содержание аммиачного азота в исследуемой почве было меньше чем в предыдущие годы.

В 2008 г содержание подвижного фосфора в исследуемой почве опытного участка в начале вегетации было высоким, причем во всех удобренных вариантах опыта наблюдалось повышение его концентраций (табл. 5). В 2009 г содержание подвижного фосфора значительно уменьшилось по сравнению с прошлым годом, так как в этом году фосфорное удобрение в опыте вносилось в меньшем количестве (15 кг/га), ввиду высокого содержания подвижных фосфатов в исследуемой почве. В этом году во всех удобренных вариантах опыта также отмечалось повышение концентрации данного элемента по сравнению с контролем. В 2010 г концентрация подвижного фосфора в исследуемой почве повысилась на всех удобренных вариантах по сравнению с прошлым годом, что связано с внесением повышенной дозы (60 кг/га) фосфорного удобрения.

Среднее содержание доступного калия в исследуемой почве в 2008 г повысилось во всех удобренных вариантах опыта по сравнению с контролем (табл. 6). При этом максимальное значение концентрации данного элемента отмечалось у смородины сорта Якутская на удобренном варианте с внесением перегноя на фоне ЫРК. В 2009 г содержание подвижного калия в почве было ниже, чем в прошлом году, несмотря на внесение калийных удобрений. В 2010 г после внесения повышенной дозы калийного удобрения в исследуемой почве опытного участка содержание подвижного калия повысилось во всех удобренных вариантах по сравнению с таковыми в прошлом году.

По данным анализа динамики подвижных форм азота, фосфора и калия в исследуемой почве опытного участка в течение вегетационных периодов данных лет можно утверждать, что сорта смородины Якутская и Омская азота выносили в большем количестве, чем сорт Надежда. А в потреблении фосфора и калия местный сорт уступал инорайонным сортам.

Таблица 4

Содержание аммиачного азота в почве (в слое 0-20 см)

опытного участка в вегетационные периоды 2008-2010 гг.

Содержание аммиачного азота, мг/100 г почвы

Сорт Вариант 2008 г 2009 г 2010 г

Контроль 0.2-1.3 0,5-0.8 0,1-0,4

0,8 0,6 0,3

ЫРК 0,9-1.7 0,4-1.4 0,3-0.5

Якутская 1,2 0,9 0,4

ЫРК + 1.1-1.3 0.6-1.8 0,3-0.6

перегнои 1,2 1,2 0,4

ЫРК + 1.1-1.3 0.7-1,5 0,3 - 0.5

микроэлементы 1,2 1,0 0,4

Омская ЫРК 0,9-1,4 0.5 -1,7 0,4-0,6

1,1 1,1 0,4

Надежда ЫРК 1,0-1.6 0,6-1,7 0.2-0.5

1,2 1,1 0,4

*3десь и далее над чертой - пределы изменения, под чертой - среднее содержание.

Таблица 5

Содержание подвижного фосфора в почве (в слое 0-20 см) опытного участка в вегетационные периоды 2008-2010 гг._

Сорт Вариант Содержание подвижного фосфора, мг/100 г почвы

2008 г 2009 г 2010 г

Якутская Контроль 27.2-30.9 29,5 22.0-23.8 23,0 25.0-29.5 27,6

КРК 37.1 -40.6 39,0 26.6-28.1 27,2 30.5-33.4 31,6

ЫРК + перегной 36,1 -43.3 39,4 25.4 - 27.4 26,5 25.4-32,6 29,8

ЫРК + микроэлементы 33,6-39.8 37,9 25,3-27,4 26,6 28,9-30.8 30,5

Омская ЫРК 33.6-45.9 38,5 25,6-27.0 26,1 27.0-32.3 29,8

Надежда ЫРК 25,5 - 36,3 30,7 23.1 -24,6 23,7 25.5-30.3 28,3

Таблица 6 Содержание подвижного калия в почве (в слое 0-20 см) опытного участка в вегетационные периоды 2008-2010 гг.

Сорт Вариант Содержание подвижного калия, мг/100 г

2008 г 2009 г 2010 г

Якутская Контроль 10,1 - 11,0 10,5 8,5-9,6 9,0 11.2-12.4 11,3

ЫРК 10,5-12.1 11,4 8,8- 10,6 9,8 10,9-13.2 11,6

ЫРК + перегной 12.9-16.1 13,9 9,8-12.6 10,8 11,0-14,3 12,8

ЫРК + микроэлементы 10,1 - 12.0 11,2 9,1-11.3 10,3 9.6-13.9 11,7

Омская ЫРК 10,5-12.4 11,1 9.0-9.9 9,4 10.4-15.1 11,6

Надежда ЫРК 10.3-11.4 10,8 8,9 - 9.7 9,3 10,1-14,3 11,4

Глава 4. КОМПОНЕНТЫ ПРОДУКТИВНОСТИ 4.1 Урожайность

Анализ полученных данных по продуктивности исследованных сортов смородины черной в период наших исследований позволяет утверждать об эффекте нарастающего во времени влияния минеральных удобрений (табл. 7-9).

Таблица 7

Урожайность смородины черной сорта Якутская в 2008-2010 гг.

Год Вариант Средняя урожайность, г/куст Прибавка

г %

2008 Контроль, без удобрений 2297 - -

ОТК 3153 856 37

ЫРК + перегной 3547 1250 54

К'РК + микроэлементы 3237 940 41

НСРо.5 - 494 -

2009 Контроль, без удобрений 4200 - -

отк 4950 750 18

ЫРК + перегной 6350 2150 51

ЫРК + микроэлементы 5133 933 22

НСР„,5 - 366 -

2010 Контроль, без удобрений 4317 - -

5233 916 21

ЫРК + перегной 8233 3916 91

КРК + микроэлементы 7083 2766 64

НСР„,5 - 513 -

Урожайность смородины че Таблица 8 рной сорта Омская в 2008-2010 гг.

Год Вариант Средняя урожайность, г/куст Прибавка

г %

2008 Контроль, без удобрений 1830 - -

ОТК. 2347 517 28

НСР„.5 - 467 -

2009 Контроль, без удобрений 3183 - -

ЫРК 3667 484 15

НСР„.5 - 435 -

2010 Контроль, без удобрений 3282 - -

ЫРК 3889 607 18

НСР„.5 - 302 -

Таблица 9 Урожайность смородины черной сорта Надежда в 2008-2010 гг.

Год Вариант Средняя урожайность, г/куст Прибавка

г %

2008 Контроль, без удобрений 1813 - -

ЫРК 2523 710 39

НСР„.5 - 215

2009 Контроль, без удобрений 3383 .

ИРК 3733 350 10

НСРо.5 - 215 -

2010 Контроль, без удобрений 3418 - -

№К 3930 449 13

НСР„.5 - 124 -

Данные по средней урожайности смородины черной местного сорта Якутская, инорайонных сортов Омская и Надежда в 2008-2010 гг. показывают, что в наблюдаемые годы отмечалась значительная разница в прибавке урожайности всех трех сортов на всех удобренных вариантах (табл. 7-9). В целом наибольшая урожайность наблюдалась у местного сорта Якутская (22978233 г/куст) (табл. 7). Максимальные относительные прибавки урожая в 2008 г (41-54%), 2009 г (22-51%) и 2010 г (64-91%) для данного сорта отмечены в вариантах с применением микроэлементов и перегноя на фоне NPK, соответственно. В 2008 г на внесение полного минерального удобрения более отзывчивым оказался сорт Надежда (относительная прибавка урожая - 39%), затем идут сорта Якутская (37%) и Омская (28%). В 2009 г продуктивность исследуемых сортов смородины черной повысилась и на контроле. Так в варианте без удобрений у местного сорта средняя урожайность повысилась на 83%, у инорайонных сортов Омская - на 74% и Надежда - на 87%. Это связано с более высокой влагообеспеченностью весеннего периода вегетации растений данного года (см. табл. 3). В 2010 г урожайность местного сорта повысилась на всех вариантах опыта по сравнению с контролем. Урожайность данного сорта в варианте с микроэлементами на фоне NPK повысилась на 38%, а в варианте с полным минеральным удобрением и перегноем - на 30%, что соответственно относительно ниже, чем в 2009 г.

4.2 Фотосинтетическая продуктивность

К основным показателям фотосинтетической продуктивности растений относятся чистая продуктивность фотосинтеза листьев, их фотосинтетический потенциал и площадь листовой поверхности. Чистая продуктивность фотосинтеза листьев (ЧПФ, г/м2-сутки) определяется как количество граммов сухого вещества, вырабатываемого 1 м2 листьев за сутки. Фотосинтетический потенциал продуктивности (АФП, м2-сутки) - это необходимое количество м2 листьев для формирования в сутки 1 кг плодов с учетом содержания в них общих сухих веществ (Программа..., 1999). Чем выше ЧПФ, тем меньше требуется м2-суток на формирование единицы массы урожая при одинаковом содержании сухих веществ, и тем более продуктивным является сорт. Указанные показатели фотосинтетической продуктивности растений зависят не только от генотипа растений, но и от климатических факторов (Жидехина, 1988), а также от условий питания растений.

Экспериментальные данные, полученные по показателям фотосинтетической продуктивности за исследуемые годы показывают, что площадь листовой поверхности смородины черной местного сорта Якутская была меньше (28,3-42,3 см2), чем у инорайонных сортов Омская (34,8-40,8 см2) и Надежда (39,1-44,6 см2). На удобренных вариантах наблюдалось увеличение листовой поверхности всех трех исследованных сортов. Также повысилась ЧПФ, а АФП понизился, т.е. уменьшилось время, необходимое на формирование урожая. В абсолютном отношении максимальное изменение ЧПФ (17,4-29,1 г/м2-сутки) и АФП (8,0-4,8 м2-сутки) наблюдалось для

смородины черной сорта Якутская. С увеличением площади листовой поверхности смородины черной при внесении полного минерального удобрения повышалась ее фотосинтетическая продуктивность и соответственно урожайность. Причем, несмотря на меньшую листовую поверхность, продуктивность местного сорта Якутская была намного выше, чем у инорайонных сортов.

4.3 Морфоструктурные компоненты продуктивности К морфоструктурным компонентам продуктивности смородины черной относят количество кистей на одном погонном метре плодоносящей древесины, количество плодоносящих побегов в кусте, среднюю массу ягоды, длину кисти, количество ягод и цветков в кисти, а также процент завязывания ягод. Анализ морфоструктурных компонентов продуктивности всех трех исследованных сортов смородины черной показал, что в годы исследования наблюдалось увеличение всех данных показателей на удобренных вариантах по сравнению с контролем. Причем, максимальное значение всех компонентов продуктивности местного сорта Якутская отмечалось на удобренном варианте с внесением перегноя на фоне ЫРК, а инорайонных сортов в варианте ЫРК. При этом местный сорт Якутская за весь период исследований характеризовался длиннокистностью (5,1-9,5 см) и многоплодностью (8,3-14,9 штук в кисти), а сибирский сорт Надежда - крупноплодностью (1,241-1,857 г).

Следует также отметить, что во все годы наблюдений более неравномерное и позднее созревание ягод наблюдалось у кустов всех изученных сортов смородины черной на контрольных вариантах опыта.

Глава 5. ИЗМЕНЕНИЕ КАЧЕСТВА ЯГОД СМОРОДИНЫ ЧЕРНОЙ КАК СЛЕДСТВИЕ ВЛИЯНИЯ АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ Экспериментальные данные по динамике содержания аскорбиновой кислоты в ягодах смородины черной показали, что сорт местной селекции Якутская отличался высокой С-витаминностью по сравнению с инорайонными сортами Омская и Надежда (табл. 10-12). Более высокое содержание аскорбиновой кислоты в абсолютном отношении отмечалось в ягодах сорта Якутская (182,8-250,1 мг/100 г), а минимальное - в ягодах инорайонного сорта Надежда (151,6-183,5 мг/100 г). Причем, максимальные абсолютные и относительные прибавки содержания витамина С во все годы исследований отмечались у сорта Якутская в варианте с применением полного минерального удобрения и перегноя. В ходе трехлетнего полевого опыта на исследуемой мерзлотной почве в условиях орошения и применения удобрений при достаточной теплообеспсченности отмечалась положительная динамика накопления аскорбиновой кислоты в ягодах смородины черной, обусловленная повышенной влагообеспеченностью весеннего периода вегетации растений и эффектом нарастающего во времени влияния удобрений.

Таблица 10

Содержание аскорбиновой кислоты в ягодах смородины черной сорта Якутская в 2008-2010 гг.

Год Вариант Содержание АК, мг/100 г Прибавка

мг/100 г %

2008 Контроль, без удобрений 182,8 . -

ЫРК. 195,6 13 7

ЫРК + перегной 234,7 52 28

ЫРК + микроэлементы 206,3 24 13

НСР„.5 - 8 -

2009 Контроль, без удобрений 193,4 - -

ЫРК 207,0 14 7

ЫРК + перегной 243,3 50 26

ЫРК + микроэлементы 215,3 22 11

НСР„.5 - 3 -

2010 Контроль, без удобрений 196,2 - -

ЫРК 209,6 13 7

\'РК + перегной 250,1 54 28

ЫРК + микроэлементы 220,2 24 12

НСР„.5 - 4 -

Таблица 11

Содержание аскорбиновой кислоты в ягодах смородины черной сорта Омская в 2008-2010 гг.

Год Вариант Содержание АК, мг/100 г Прибавка

мг/100 г %

Контроль, без удобрений 177,0 - -

2008 189,7 13 7

НСР„,5 - 11 -

Контроль, без удобрений 190,4 - -

2009 КРК 201,7 п 6

НСР„,5 - 10 -

Контроль, без удобрений 192,7 - -

2010 ЫРК 205,0 12 6

НСР,., - 9 -

Таблица 12

Содержание аскорбиновой кислоты в ягодах смородины черной сорта Надежда в 2008-2010 гг.

Год Вариант Содержание АК, мг/100 г Прибавка

мг/100 г %

2008 Контроль, без удобрений 151,6 - .

ЫРК 167,2 16 11

НСР„.5 - 9 -

2009 Контроль, без удобрений 166,2 - -

ЫРК 179,1 13 8

НСР„.5 - 9 -

2010 Контроль, без удобрений 169,5 - -

ЫРК 183,5 14 8

НСР„.5 - 11 -

Необходимо также отметить, что в период исследований 2008-2010 гг. по всем аналогичным удобренным вариантам данного опыта выявлялись близкие абсолютные и относительные увеличения концентраций аскорбиновой кислоты в ягодах, в особенности для сортов Якутская и Омская (табл. 10-11).

Данные по содержанию Р-активных веществ в ягодах смородины черной исследованных сортов указывали на аналогичную закономерность таковых, выявленных для содержания аскорбиновой кислоты. При этом анализ данных по концентрации общего сахара показывал противоположную картину. Так максимальным содержанием витамина Р и минимальной концентрацией общего сахара обладал местный сорт Якутская, а минимальным содержанием витамина Р и большей сахаристостью - инорайонный сорт Надежда. Причем, наибольшее содержание витамина Р (483,5 мг/100 г) и наименьшая концентрация Сахаров (3,52%) в ягодах сорта Якутская отмечались соответственно на удобренных вариантах с внесением перегноя и микроэлементов на фоне ЫРК. При этом содержание Сахаров в ягодах смородины черной всех исследованных сортов понизилось во всех удобренных вариантах по сравнению с контролем. Следует отметить, что относительное повышение содержания витамина Р в ягодах всех трех исследуемых сортов смородины черной (23-59%) во всех аналогичных удобренных вариантах опыта было выше такового витамина С (6-28%).

ВЫВОДЫ

1. Оценка агрофизических показателей мерзлотной лугово-черноземной почвы опытного участка позволяет констатировать, что исследуемая почва в целом обладает достаточной теплообеспеченностью и благоприятными свойствами, способствующими нормальному росту и развитию растений.

2. Исходя из агрохимических свойств данной почвы, необходимо отметить низкий уровень ее плодородия, что обусловлено незначительным содержанием гумуса и общего азота, низкой обеспеченностью подвижными формами N и К, а также высокой степенью солонцеватости.

3. Максимальные относительные прибавки урожая отмечены для смородины черной сорта местной селекции Якутская в вариантах с применением микроэлементов и перегноя на фоне №К.

4. Абсолютные значения компонентов фотосинтетической продуктивности при равных агроэкологических условиях свидетельствуют о более высокой продуктивности сорта Якутская по сравнению с инорайонными сортами. Также высокая продуктивность местного сорта обусловлена его многоплодностью и длиннокистностью. При этом он обладает меньшей листовой поверхностью, а сорт сибирской селекции Надежда - большей.

5. Для смородины сорта Якутская получены также самые высокие значения концентраций витаминов С и Р в ягодах по сравнению с инорайонными сортами. Причем, максимальные относительные прибавки содержания данных витаминов наблюдаются в варианте с применением перегноя на фоне ЫРК. По содержанию общего сахара в ягодах выделяется смородина черная сорта сибирской селекции Надежда.

6. По компонентам продуктивности местный сорт показывает более высокие значения на удобренном варианте NPK с добавлением перегноя, а инорайонные сорта - на удобренном варианте NPK.

7. По результатам дисперсионного анализа можно сделать обоснованный вывод о высоком положительном действии удобрений на продуктивность и качество ягод исследованных сортов смородины черной.

8. Наблюдается эффект нарастающего во времени влияния удобрений на продуктивность и качество ягод всех трех изученных сортов смородины черной, что свидетельствует о создании благоприятных агроэкологических условий для устойчивого развития данной агроэкосистемы.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Горохова О.Г., Коробкова Т.С., Могилева В.В. Вынос элементов минерального питания смородиной черной в течение вегетационного периода в условиях криолитозоны: Мат. VIII Межд. научн. - практ. конф. Мичуринск, 2008. Т. I. С. 196-198.

2. Горохова О.Г., Чевычелов А.П., Коробкова Т.С. Влияние удобрений на урожайность и содержание аскорбиновой кислоты в ягодах смородины черной, произрастающей в Якутии // Садоводство и виноградарство. 2010. №1. С. 39-43.

3. Горохова О.Г., Чевычелов А.П., Коробкова Т.С. Урожайность и содержание аскорбиновой кислоты в ягодах смородины черной, произрастающей в Якутии // Плодоводство и ягодоводство России. 2010. Т. 23. С. 155-162.

4. Горохова О.Г., Чевычелов А.П., Коробкова Т.С. Влияние удобрений на содержание витамина С в смородине, произрастающей на мерзлотной почве // Сиб. вестн. с.-х. науки. 2010. №2. С. 114-116.

5. Горохова О.Г., Чевычелов А.П., Коробкова Т.С. Продуктивность смородины черной, произрастающей на мерзлотной почве // Труды Томского государственного университета. Т. 275. Сер. биологическая. Томск: Изд-во Том. ун-та, 2010. С. 21-23.

6. Горохова О.Г. Динамика свойств мерзлотной лугово-черноземной почвы в полевом опыте со смородиной // I Ковалевские молодежные чтения «Почвы Сибири: прошлое, настоящее и будущее»: Сб. Всерос. науч. конф. Новосибирск, 2010. С. 87-89.

7. Чевычелов А.П., Горохова О.Г. Агрофизические свойства мерзлотной лугово-черноземной почвы Якутии // Биологические системы: устойчивость, принципы и механизмы функционирования: Мат. Всерос. конф. Н. Тагил, 2010. С. 345-348.

8. Чевычелов А.П., Горохова О.Г., Коробкова Т.С. Влияние почвенно-климатических условий на содержание витамина С в ягодах смородины // Сиб. вестн. с.-х. науки. 2010. №10. С. 29-34.

Изготовлено в ИП Иванов «СМИК-МАСТЕР». Заказ № 1458. Тираж 100 экз. 677000, Республика Саха (Якутия), г. Якутск, ул. Орджоникидзе, 34/2, офис 14. Тел./факс (4112) 34-32-44.

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Горохова, Ольга Гаврильевна, Улан-Удэ

61 12-3/880

СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК ИНСТИТУТ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ КРИОЛИТОЗОНЫ

УДК 634.72:581.1 На правах рукописи

Горохова Ольга Гаврильевна

Экологические факторы продуктивности смородины черной на мерзлотной почве в условиях Якутии

03.02.08 - экология (биологические науки)

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научные руководители: Доктор биологических наук Чевычелов А.П., Кандидат биологических наук Коробкова Т.С.

Улан-Удэ-2012

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ...................................................................................3

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ..........................................................................7

1Л Состояние изученности вопроса..........................................7

1.2 Объекты и методы исследований.......................................20

ГЛАВА 2. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ........................................................................25

2Л Ландшафтно-климатические особенности............................25

2.2 Состав и свойства почвы участка наблюдений.......................33

ГЛАВА 3. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ПРОДУКТИВНОСТИ............48

3.1 Теплообеспеченность.......................................................48

3.2 Влагообеспеченность......................................................54

3.3 Агрофон.......................................................................62

ГЛАВА 4. КОМПОНЕНТЫ ПРОДУКТИВНОСТИ.................................77

4.1 Урожайность.................................................................77

4.2 Фотосинтетическая продуктивность....................................82

4.3 Морфоструктурные компоненты продуктивности..................88

ГЛАВА 5. ИЗМЕНЕНИЕ КАЧЕСТВА ЯГОД СМОРОДИНЫ ЧЕРНОЙ КАК

СЛЕДСТВИЕ ВЛИЯНИЯ АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ..............94

ЗАКЛЮЧЕНИЕ...........................................................................104

ВЫВОДЫ..................................................................................110

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...............................................................112

Введение

но и разнообразной. Однако население часто испытывает недостаток овощей и плодово-ягодных продуктов, особенно в свежем виде (Гончаров и др., 2009).

Основные задачи:

1. Изучение агрофизических и агрохимических свойств мерзлотной лугово-черноземной почвы опытного участка.

3. Изучение динамики пищевого режима мерзлотной лугово-черноземной почвы в условиях различного агрофона.

5. Оценка качества ягод смородины черной в различных агроэкологических условиях.

смородины черной в мерзлотной области не до конца учитывались эдафические условия. В связи с этим впервые на криоаридной территории Центральной Якутии в условиях полевого опыта изучены агрохимические и агрофизические свойства, гидротермический и пищевой режимы мерзлотной лугово-черноземной почвы в аспекте устойчивого развития агроэкосистем и повышения продуктивности смородины черной. Определено влияние агроэкологических условий на компоненты продуктивности и качество ягод трех сортов смородины черной различного генетического происхождения, возделываемых в Якутии.

Защищаемые положения:

условий хозяйственный потенциал продуктивности ягодных культур используется, как правило, только на 10-20% (Казаков, 2009).

В связи с этим используемые нами приемы повышения уровня плодородия мерзлотной лугово-черноземной почвы привели к максимальному увеличению урожайности ягод, произрастающей на ней смородины черной в 1,5-2 раза, а также содержания в них аскорбиновой кислоты на 25-30% и витамина Р-на 40-60%. Данные приемы могут быть с успехом использованы как в промышленном, так и в любительском садоводстве при возделывании смородины черной на малоплодородных мерзлотных почвах Центральной Якутии.

Глава 1. Состояние изученности, объекты и методы исследований

1.1 Состояние изученности вопроса В результате обследований насаждений смородины в Западной Сибири А.П. Рыжковым (1972) выяснено, что лучшими почвами для черной смородины являются обыкновенные и выщелоченные черноземы среднего механического состава, пригодны - солоди и серые лесные почвы, малопригодны - почвы тяжелого механического состава, непригодны -заболоченные и засоленные. М.А. Черткова (1974) также констатирует, что в Якутии лучше всего смородина черная произрастает на глинистых и суглинистых почвах, и любит тучную и рыхлую почву с достаточными запасами влаги. По ее мнению, нельзя высаживать черную смородину на сильно оподзоленных, засоленных и кислых почвах. В зоне недостаточного увлажнения и особенно там, где смородину возделывают без орошения, важным агротехническим приемом является мульчирование прикустовых полос (Рыжков, 1972). По мнению В.Н. Дохунаева (1988), в условиях Якутии корни смородины хорошо развиваются в незасоленной мерзлотной лугово-черноземной, нейтральной палевой и других почвах с благоприятными физико-химическими свойствами.

Почвы Якутии бедны азотом и его подвижными соединениями (Черткова, 1974). В.П. Дадыкин считает, что затруднение в поглощении питательных веществ на холодных почвах, особенно азота, является главной причиной неудовлетворительного роста и развития растений (цит. по: Попов, 1982). Х.А. Кузнецов (1969), изучив динамику нитратного азота в четырехпольном севообороте на мерзлотной лугово-черноземной слабосолончаковатой почве, установил, что перемещение нитратов в нижележащие слои за короткий период происходит лишь при выпадении более 15 мм осадков. Им также выявлено, что исчезновение нитратов в осенне-зимний период по причине вымывания в мерзлотной лугово-черноземной почве Центральной Якутии не наблюдается. При этом осенний

и весенний их запасы примерно равны. Также на мерзлотной таежной палевой осолоделой суглинистой, мерзлотной лугово-черноземной слабосолончаковатой легкосуглинистой и мерзлотной пойменной слоистой почвах содержание общего азота в пахотном горизонте было больше, чем в нижележащих. Он также отмечает, что содержание минеральных форм азота в данных почвах не превышает 40 мг/кг сухой почвы. При этом нитратная форма азота в этих почвах является преобладающей. Аммиачный азот обнаруживается в виде следов. Нитратный азот в основном распределяется в верхнем пахотном слое мерзлотной почвы. Глубже метрового слоя нитраты отсутствуют или количество их ничтожно. Нитрификационная способность данной почвы при температуре ниже 10°С сильно замедлена и в естественных условиях практически сводится на нет.

В.Ф. Северин (1985) констатирует, что для выявления обеспеченности растений, в том числе и смородины черной, азотом, фосфором, калием и другими элементами в наиболее напряженные для них фазы развития, а также для сравнения плодородия разных типов почв одним из эффективных методов является листовая диагностика. Свои исследования по диагностике питания черной смородины на основе анализа листьев и почвы он проводил с сортом Приморский Чемпион. При этом были поставлены три опыта на разных почвах: вегетационные - на серой лесной супесчаной и черноземе выщелоченном среднесуглинистом, лабораторно-полевой и полевой - на черноземе выщелоченном среднесуглинистом. Схема вегетационных опытов была следующей: контроль, Р]КЬ Тч^К], Т^Рь М^К], ^Р^ь ^Р^ь М]Р2КЬ Т^РзК], Ы|Р1К2, М]Р|К3. Повторность опытов 6-кратная. В опытах применяли аммиачную селитру, двойной гранулированный суперфосфат и сернокислый калий. Удобрение вносили ежегодно весной. За единицу дозы их в первый год (1970 г) опыта было принято 50 мг д.в. на 1 кг сухой почвы, во второй -100, в третий - 120. Лабораторно-полевой опыт был заложен в 1969 г на растениях посадки 1963 г по схеме: N1, Рь Кь N^1, И^Кь ЫгРгЬч.

Повторность опыта 4-кратная. Удобрение каждого вида в дозе 40,5 г д.в. на куст (90 кг/га) ежегодно вносили в виде растворов в каменные приемники, расположенные в зоне основной всасывающей корневой системы, в начале вегетации смородины, во время массового цветения, в период зеленой завязи, за две недели до уборки урожая и после уборки. Схема полевого опыта: P¡Ki, NiKb NiPb N1P1K1, N2PiKb N]P2Ki, NiPiK2, N2P2K2. Данный опыт был заложен в 1971 г. Перед посадкой однолетних саженцев удобрения внесли в посадочную борозду на единицу дозы 8 г д.в. на куст и тщательно перемешали с почвой. Таким образом, результаты вегетационных и полевых опытов показали, что содержание питательных веществ в листьях черной смородины не только коррелирует с их содержанием в почве, но также связано определенной зависимостью с ростом и плодоношением растений. При этом условия питания данного года определяют их рост и плодоношение в следующем году. Также опыты показали, что при одностороннем повышении содержания элемента в почве его концентрация в листьях тоже увеличивается, но избыточная концентрация элемента угнетает растение, оно хуже растет и плодоносит.

Установлено, что с вступлением черной смородины в период продуктивного плодоношения (4-й год после посадки) для увеличения ее продуктивности необходимо внесение органических и минеральных удобрений (Щербак, 1972). Такого же мнения придерживается и В.Ф. Северин (1985). Он считает, что надо выявлять, по крайней мере, два уровня питания. Один для возраста растений 3-5 лет, когда идет подготовка к промышленному плодоношению и первые годы плодоношения растений, другой для кустов в возрасте 6 лет и старше, когда при современной загущенной схеме посадки растения быстро стареют, перестают нормально расти и обильно плодоносить.

Так В.Ф. Севериным (1996) выявлена необходимость внесения в посадочные ямы черной смородины по Р60 или РбоКбо для улучшения роста

кустов и повышения продуктивности. Одновременно необходимо вносить N30-60, но не выше во избежание сильного вегетативного роста в ущерб плодоношению. В 1-4 годы можно ограничиться внесением Р30-90К30-90, а в возрасте 5 лет и старше — Р90-120К90-120.

Для быстрого исследования ряда вопросов питания смородины черной в условиях Сибири был проведен вегетационный опыт. Опыты были поставлены на среднесуглинистом выщелоченном черноземе (опыт 1) и супесчаной серой лесной почве (опыт 2). В опытах использован сорт Приморский чемпион. Опыты были заложены весной 1970 г и продолжались до осени 1972 г. Схема опытов: 1) контроль (без удобрений); 2) Р1К1; 3) 4) ^Рь 5) адК,; 6) Щ>,К1; 7) адК,; 8) И^К,; 9) адК,;

10) N^1X2; 11) Ь^Р^з. Повторность опытов шестикратная. В опытах применяли удобрения: аммиачную селитру, двойной гранулированный суперфосфат и сернокислый калий. За единицу дозы удобрения в первый год опыта было принято 50 мг, во второй - 100 мг, третий - 120 мг д.в. на 1 кг абсолютно сухой почвы. Полив проводился сверху. Влажность почвы поддерживалась на уровне 70-100% ВУС. Вегетационный опыт в почвенной культуре позволил рассматривать теоретические вопросы питания черной смородины в течение короткого периода времени, всего за три года исследований. В вегетационных сосудах, находясь в условиях ограниченного объема почвы, кусты смородины проявляли лучший рост надземной части и корневой системы в вариантах с двойной дозой азота на фоне одинарных доз фосфора и калия. В опыте на легкой по механическому составу серой лесной почве положительное действие удобрений на рост растений нарастало год от года в течение трех лет опыта, а на выщелоченном черноземе, почве хотя и более плодородной, но тяжелой, максимальный эффект наблюдался на второй год опыта (Северин, 2009).

В исследованиях, которые проводились в 1960-1961 гг. в Якутском ботаническом саду на мерзлотной лугово-черноземной солонцеватой

супесчано-суглинистой почве, было установлено влияние условий питания черной смородины на ее продуктивность, зимостойкость и качество урожая. При этом исследовались 3-4-хлетние ягодные кусты. Для характеристики погодных условий учитывали среднюю, максимальную и минимальную температуры, осадки и относительную влажность воздуха. В опыте изучались следующие варианты: 1) контроль; 2) корневая подкормка; 3) корневая и внекорневая подкормка; 4) внекорневая

Информация о работе

Горохова, Ольга Гаврильевна
кандидата биологических наук
Улан-Удэ, 2012
ВАК 03.02.08

Диссертация

Экологические факторы продуктивности смородины черной на мерзлотной почве в условиях Якутии - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы