Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние минеральных удобрений на агрохимические свойства почв и продуктивность культуры чая в условиях Краснодарского края

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Влияние минеральных удобрений на агрохимические свойства почв и продуктивность культуры чая в условиях Краснодарского края"

На правах рукописи

Добежина Светлана Владимировна

ВЛИЯНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА АГРОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВ И ПРОДУКТИВНОСТЬ КУЛЬТУРЫ ЧАЯ В УСЛОВИЯХ КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ

Специальность 06.01.04 - агрохимия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва 1998

Работа выполненена во ВНИИ цветоводства и субтропических культур РАСХН и

на кафедре агрохимии факультета почвоведения МГУ им.М.В.Ломоносова

Научные руководиители:

доктор сельскохозяйственных наук П. N.. Бушин

доктор технических наук, профессор Д.N. Хомяков

Официальные опоненты:

доктор сельскохозяйственных наук кандидат биологических наук

Л.П. Воллейдт Г.Ф. Лебедева

Ведущее учреждение: Центральный институт агрохимического обслуживания (ЦИНАО) РАСХН

Защита состоится 27 октября 1998 г. в 15 ч. 30 мин. в аудитории М-2 на заседании Диссертационного совета К 053.05.86 в МГУ им. М.В.Ломоносова по адресу: 119899, Москва, ГСП, Воробьевы горы, МГУ, факультет почвоведения.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения МГУ.

Автореферат разослан 26 сентября 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

И.П. Бабьева

Актуальность темы. Выращивание чая в Российской Федерации воз-яожно только в почвенно-климатических условиях Краснодарского края, {оличество земельных площадей на Черноморском побережье Кавказа, где традиционно размещались насаждения чая крайне ограничено. Поэтому зесьма актуально изучение возможностей производства чая в предгорных, более суровых в климатическом отношении условиях Краснодарского края. Из агроэкологических приемов здесь особое внимание должно быть обращено на разработку рациональной системы минерального питания и определения оптимальных параметров плодородия почв под чайными насаждениями различного возраста и сортовой специфики.

Необходимо также изучение эколого-агрохимических особенностей монокультуры чая при длительном его возделывании и разработка безопасных агротехнологий, обеспечивающих, расширенное воспроизводство плодородия почв и максимальную эффективность средств химизации в различных геоэкологических районах Краснодарского края.

Получение этой информации возможно только на основании системного анализа данных длительных многофакторных полевых опытов с удобрениями при использовании современной вычислительной техники и математического моделирования.

Цель исследований. Дать зколого-агрохимическое обоснование возможностей возделывания перспективных сортов чая в предгорных районах и на Черноморском побережье Краснодарского края. Разработка и создание математических моделей формирования урожая чая и его качества, а таюке изменения агрохимических показателей плодородия почв для оптимизации минерального питания этой культуры.

В задачи исследований входило:

1) В условиях длительных стационарных опытов выделить и оценить масштабы изменения агрохимических свойств аллювиально-луговой и бурой лесной почвы при использовании возрастающих доз различных минен-ральных удобрений (NPK).

2) Установить оптимальные дозы минеральных удобрений на разновозрастных плантациях чая, способствующие получению высокого урожая хорошего качества.

3) Провести почвенно-растительную диагностику условий возделывания чая сорта Кимынь и Колхида на алллювиально-луговой и бурой лесной почве.

4) На основании результатов многофакторных полевых опытов создать программно-вычислительный комплекс и базу данных для принятия решений по оптимизации системы удобрений и обеспечению мероприятий для расширенного воспроизводства плодородия почв на чайных плантациях.

Научная новизна. В результате проведенных исследований впервые

установлены закономерности влияния возрастающих доз различных сочетаний минеральных удобрений на агрохимические свойства почв, урожай и качество молодых и полновозрастных листосборных плантаций чая в различных агроэкологических условиях Краснодарского края.

Практическая значимость. Создан программно-вычислительный комплекс и база данных для разработки рекомендаций по оптимизации системы удобрений и обеспечению мероприятий по расширенному воспроизводству плодородия почв на разновозрастных чайных плантациях в предгорных районах и на Черноморском побережье Краснодарского края.

Публикации и апробация работы. Результаты работы доложены на краевой научно-производственной конференции молодых ученых "Развитие социально-культурной сферы Кубани" (Горячий Ключ, 1994); на научно-производственной конференции молодых ученых "Основные проблемы научного обеспечения развития цветоводства, садоводства и субтропического растениеводства в условиях рыночной экономики" (Сочи, 1996), на 5-й научно-практической конференции "Агроэкологическое обоснование теории и технологий использования разных видов удобрений и химических мелиорантов в земледелии" (Москва, 1997), краевой научно-практической конференции молодых ученых Кубани "Проблемы и перспективы устойчивого развития туристско-рекреационного комплекса Краснодарского края" (Сочи, 1998).

По теме диссертации опубликовано 4 работы.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, изложена на . /ХГ страницах машинописного текста, содержит ...3/'таблиц , . рисунка. Список использованной литературы включает 148 наименований, из которых 30 работ на иностранных языках.

Объекты и методы исследований. Объектами проводимых в 19941996 гг. исследований являлись чайные плантации (почва и растения) на двух опытах в разных агроэкологических условиях Краснодарского края.

Первый - расположен в Гойтхском опорном пункте (ВНИИЦиСК РАСХН) Туапсинского района Краснодарского края, в предгорьях северного склона Главного Кавказкого хребта. Чайная плантация морозостойкого сорта Кимынь была заложена в 1989 г. на территории, ранее не вовлеченной в сельскохозяйственное производство, на аллювиально-луговых почвах. Посадка производилась однолетними саженцами на общем фоне внесенной дозы минеральных удобрений: азота (К)- 100 кг/га, фосфора (Р205) - 100 кг/га, калия (К£0) - 50 кг/га.

Размер опытных делянок: длина 10 м, ширина 1,25 м. Защитные полосы состоят"из двух рядов такого же размера.

Второй - расположен в прибрежной полосе Черноморского побережья Краснодарского края (п. Уч-Дере, АО "Дагомысчай"), на южном склоне

Главного Кавказкого хребта. Чайная плантациях была заложена в 1981 году на залежном в течении 4 лет участке, после раскорчевки многолетних чайных насаждений.

Опыт был организован в 1986 г. на бурых лесных почвах в период вступления чайной плантации сорта Колхида в листосбор. Размер опытных делянок 50 мг.

Агрометеорологические условия предгорий (опыт 1) отличаются от Черноморского побережье Краснодарского края (опыт 2). Длительность безморозного периода здесь на 50-60 дней короче и составляет 170-230 дней. Среднегодовая температура воздуха находится в пределах плюс 10-12'С, что на 2-3' ниже, чем в прибрежной полосе. Годовая сумма осадков примерно на 100 мм вше и достигает 1600-1700 мм. Низким критическим температурам обычно сопутствует снежный покров, но снег здесь в отличии от побережья, бывает сухой и защищает чай от мороза, способствует более благоприятной перезимовке растений.

В опытах использовалась одна схема,-, разработанная ВИУА им. Д.Н.Прянишникова для исследований Географической сети опытов с удобрениями, а именно - 1/4 (4*4*4). Она является специальной выборкой из полной схемы факториального опыта с удобрениями, содержит 16 вариантов различных сочетаний и доз минеральных удобрений:

1-й блок: ООО, 111, 220, 331, 202. 313, 022, 133

2-й блок: 333. 222, 113, 002, 131, 020, 311, 200 Изучались дозы NPK со следующим шагом (кг/га д.в.): на 1-м опытном участке на 2-м опытном участке

N - 0 70 - 140 - 210 N - 0 - 120 - 240 - 360 Р - 0 - 60 - 120 - 180 Р - 0 - 60 - 120 - 180 К - 0 - 50 - 100 - 150 К - 0 - 50 - 100 - 150 Код О 1 , 2 3 Код О 1 2 3 Кодирование вариантов следующее: цифры означают дозы в условных единицах N. Р, К. Повторность опытов трехкратная.

Принятая схема позволяет выявить влияние на почву и чайное растение как отдельных элементов питания (N, Р, К), так и их сочетаний, установить оптимальные дозы удобрений исходя из выбранных критериев.

Удобрения вносили согласно схемы опыта в начале вегетации (март-апрель) вручную с заделкой мотыжением: 100 % азота, фосфора и калия на 1-ом опытном участке; 60 % азота. 100 % фосфора и калия на 2-ом опытном участке. В июле на 2-ом опытном участке проводилась подкормка азотом - 40%. Формы используемых удобрений: аммиачная селитра. двойной суперфосфат, хлористый калий.

Для изучения физико-химических свойств почв в 1994 г. на опытных участках были заложены разрезы, из которых отобраны образцы по основным генетическим горизонтам. В них определяли физические свойства по следующим методикам: гранулометрический состав по Качинскому;

объемную массу в ненарушеном состоянии, удельную массу - пикнометри-чески.

По всем вариантам опытов ежегодно в течении трех лет - в 1994-1996 гг., отобраны почвенные образцы в корнеобитаемом слое 0-20, 20-40 см, в период относительного покоя чайного растения (перед началом вегетации и внесением удобрений - март, апрель).

В почвенных образцах общепринятыми методиками определялись: азот легкогидролизуемый - по Тюрину и Кононовой; подвижный фосфор и калий - по Ониани;. гумус - по Тюрину в модификации Орлова и Грин-дель; рНкс1 - потенциометрически; обменная кислотность по Дайкухара; гидролитическая кислотность по Каппену; сумма обменных оснований по Каппену и Гильковицу; обменный кальций - трилонометрическим методом; обменный магний - фотоколориметрическим методом, окрашиванием соединений магния с титановым желтым; подвижный алюминий - по методу Соколова.

Ежегодный отбор растительных образцов 3-х листных флешей чая проводился в следующие периоды: начало листосбора (май); интенсивного роста (июль); конец листосбора (сентябрь).

В растительных образцах определяли: валовый азот, фосфор и калий методом мокрого озоления - по Пиневичу; валовый кальций и магний - комплексонометрически. Содержаще танина определяли по методу Ле-винталя с пересчетным коэффициентом 582 - по Джемухадзе, экстрактивных веществ - по Воронцову (1946).

Урожай чайного листа учитывался в 1994, 1995 и 1996 гг. соответственно со всех делянок по всем вариантам вручную на опыте 1, а на опыте 2 - механизированным способом.

Фракционный состав урожая и средняя масса побегов определялась из средней пробы, весом 100 г. Одновременно проводился подсчет количества побегов и взвешивание каждой отдельной фракции при сборе урожая - по Бахтадзе (1971).

Обобщение и усреднение результатов ежегодных исследований проводили согласно методическим указаниям, по проведению полевых опытов с удобрениями в географической сети опытов (1981,1985) с учетом специфики многолетних культур.

При обработке экспериментального материала на ПЭВМ и оценки результатов исследований использовали методику разработанную в ВИУА РАСХН (1980-1992). Для создания программно-вычислительного комплекса и базы данных по результатам многофакторных полевых опытов применяли компьютерную систему построения моделей и описания взаимосвязи в аг-роэкоценозах (А.И.Новиков, 1995). При математическом описании в качестве исходной была принята модель урожайности У в форме полинома второго порядка от к входящих факторов.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Влияние возрастающих доз минеральных удобрений на агрохимические свойства и плодородие почв

Влияние интенсивного применения минеральных удобрений на изменение физико-химических свойств исследуемых почв можно формально выразить следующими зависимостями:

Аллювиально-луговая почва (опыт 1)

Показатели Уравнения регрессии Я II2

РНкса Обменная кислот- У = 4,02 - 0,07 N + 0,02 Р 0,89 0,80 (1)

ность, мг-экв/100 г У = 1,87 + 0,22 II2 - 0,12 Р 0,94 0,89 (2)

Гидролитическая

кислотность, мг-экв/100 г У = 9, 58 + 0,64 N 0,73 0,54 (3)

Алюминий подвиж-

ный, мг/100 г У = 14,24 + 5,90 N - 1,05 Р 0,91 0,84 (4)

Сумма обменных

оснований, мг-экв/100 г У = 8,67 - 0,53 N + 0,18 Р 0,74 0,54 (5)

Степень насыщенности

основаниями, % У = 43.18 - 2,62 N 0,64 0,41 (6)

Бурая лесная почва (опыт 2)

рН^ У = 3,84 - 0,06 N 0,67 0,45 (7) Обменная кислотность, мг-ЭКВ/100 Г У = 5.08 + 1,09 N 0,89 0,80 (8) Гидролитическая

кислотность, мг-ЭКВ/100 Г У = 16,98 + 2.03 N + 0.49 К 0,93 0,86 (9) Алюминий подвижный, МГ/100 Г У = 45, 01 + 9.48 N 0,89 0,79 (10) Сумма обменных

оснований, мг-экв/100 Г У = 9,78 - 0,82 N + 0,51 Р 0,76 0,58 (11) Степень насыщенности

основаниями, % У = 33,28 - 4,44 N - 1,77 К 0,85 0,72 (12)

где У - содержание исследуемого элемента; N. Р. К - дозы азотных, фосфорных и калийных удобрений в условных единицах; й - коэффициент множественной регрессии, указывающий на тесноту корреляционной связи

1. Агрохимическая характеристика аллювиальяо-луговой почвы (слой 0-20 см). Средние данные 1994-1996 гг. Опт 1.

Варианты* pHkcl N лег-когид-ролиз-уемый Р2О5 к2о Кислотность Подвижный,,. Al Обменные Степень насыщенности основа - ниями, %

по Ониани Но Нг Са2+ Mgz+

мг/ЮО г мг-экв/100 г МГ/1СЮГ мг-экв/100 г

ООО 4,05 5,9 15,2 14,6 1,6 9,0 14,3 8,0 1,4 47,1

0 02 4,07 5,5 15,7 21,2 1,9 10,2 16.5 7,0 •1,4 40,2

ого 4,06 5,9 20,1 15,1 1.5 9,8 13,0 7,2 1,5 42,3

022 4,07 5,5 26,9 24,6 1,8 9,4 15,2 7,2 1,8 42,9

2 00 3,35 6,7 18,5 13,6 2.9 9,9 25,3 5,7 1,3 43,1

202 3,39 7,4 17,4 20,3 2|5 10,4 5 2 6,9 1,6 39,0

220 3,93 6,6 27,1 14,6 2,5 11,0 21,7 7,7 1,3 36,7

ООО 3,89 6,5 27,3 19,5 2,7 11,8 23,3 7,0 1,4 . 36,2

111 3,38 6,1 19,7 20,7 2,0 11,3 17,4 6,1 1,5 3311

113 3,98 5,9 20,2 26,4 2,0 10,4 17,6 6,7 1,5 39,2

131 4,05 5,7 28,5 17,0 1.7 10,5 14,9 7,2 '1,6 40,6

133 3,98 6,1 31,4 26,6 1,9 8,8 16,7 7,2 1,2 48,1

311 3,86 7,0 19,1 16,2 4,5 12,4 39,5 5,4 1,2 32,3

313 3,88 7.4 20,3 20,6 3,3 11,5 28,4 5,9 1,1 32,3

331 3,88 7,0 26,5 16,3 3,1 11,2 27,3 6,4 1,2 36,6

333 3,92 7,3 24,1 го Q С*-. i О 3,6 11,1 31,1 6,7 1,0 38.4

* Схема опыта на стр. 3.

2. Агрохимическая характеристика бурой лесной почвы (слой 0-20 см). Средние данные 1994-1996 гг. Опыт 2.

Варианты* PHkcl N лег-когид-ролиз-уемый Р2О5 К20 Кислотность Подвижный^ AI Обменные Степень насыщенности основа - ниями, %

по Ониани Но Нг Са2+ Mg2+

мг/100 г мг-экв/100 г мг/ЮОг мг-экв/100 г

ООО 4,00 5,6 32,3 25,0 5,3 17,8 46,5 7,9 3,3 34,3

002 3,85 5,7 55,8 43,2 5,2 17,5 45,5 6,1 2,2 27,3

020 3,79 6,8 97,7 22,6 5,4 18,0 47,3 8,2 2,7 27,4

022 3,85 5,8 94,7 43,1 5,3 16.4 46,8 7,4 2,5 30,3

200 3,73 10.0 29,2 22,2 7,3 22,1 64,4 5,7 1,6 22,6

202 3,65 9,3 66,5 з2;з 7,4 22; 6 65,3 5,6 2,2 22 * 5

220 <-t г*о О , / С 11,8 35,6 21'.9 7,8 18)7 69,2 7,3 2,4 32,2

222 3,66 11,3 99,8 35,5 8.1 22,6 71,0 7,0 1,9 24,4

ill 3.79 7,9 64.4 32,1 5,2 19,1 44,6 7,5 2,8 32,6

113 3,81 з;о 52,0 44.9 6,9 20.0 60,7 6,9 2,3 26,5

131 3,66 7.9 118.1 29; 6 5,3 19,7 46,4 7.1 2.1 25,6

133 О О, Г ( 7,0 98.6 32,3 5,6 21,5 49,8 8.5 3,3 21,0

311 3,79 11,7 5i;7 S3,3 8,7 24,6 76,5 б',1 1,9 13,7

313 3.64 10,4 52.1 30,1 7,5 24,6 65,4 6,3 1,9 •14,1

331 з;7б 7,3 104,2 30,1 7.6 22,2 67,3 6,1 2,0 15.2

ООО UOO 3,61 9,4 78,6 33,7 9,2 24.6 80,3 6,5 0 13,7

* Схема опыта на стр. 3.

между изучаемыми признаками; И2 - коэффициент детерминации, который показывает долю (%) тех изменений, которые в данном явлении зависят от изучаемого фактора.

Из уравнений 1-3, 7-9 и экспериментальных данных (табл. 1,2) видно, что на изменение рНкс1 обменной и гидролитической кислотности повлияли в основном азотные удобрения. С увеличении доз вносимого азота значение рНкс1 падает, а обменной и гидролитической кислотности - повышается. Двойной суперфосфат, содержащий 0,56 кг СаО в расчете на 1 кг д.в. замедляет процессы подкисления.

Азотные удобрения, изменяя реакцию почвенного раствора, способствуют увеличению подвижности алюминия, растет его содержание в почвах. Фосфорные удобрения, вступая в сложные комплексные соединения с этим элементом переводят его в труднорастворимые, менее подвижные формы, уравнения (4) и (10) подтверждают данные закономерности. Этот процесс сопровождается снижением поглотительной способности почв в отношении катионов кальция и магния, вследствии обогащения ППК ионами водорода и алюминия. Уравнения (5) и (11) отражают достоверное уменьшение суммы поглощенных оснований в результате внесения возрастающих доз азота и увеличение ее - под влиянием фосфорных удобрений.

Снижение степени насыщенности почв основаниями происходит также под влиянием, главным образом, азотных удобрений. В агроэкологичес-ких условиях Черноморского побережья на бурой лесной почве (опыт 2), где применяются высокие дозы минеральных удобрений на полновозрастных плантациях чая, на увеличение гидролитической кислотности и снижение степени насыщенности основаниями повлияли физиологически кислые калийные удобрения.

Гумус - важный показатель потенциального плодородия почвы. Баланс гумуса в почвах чайных плантаций в основном определяют интенсивность использования удобрений (МРК) и поступление органического вещества с ежегодной шпалерной подрезкой (до 60-65 т/га).

Нашими исследованиями по двум опытам не выявлено достоверного влияние возрастающих доз минеральных удобрений на изменение содержание гумуса в почве под чайными насаждениями по сравнению с неудобренными вариатами. Оно составляло (%):

Аллювиально-луговая Бурая лесная Слой почва почва

0-20 см 2,3-2,5. 3,4-3,7

20-40 СМ 1,9-2,2 2.3-2,7

Несмотря на интенсивное применение минеральных удобрений ШРК) в течении 8-11 лет, исследуемый показатель оставался достаточно ста-

Эильным. Аналогичные тенденции отмечены в ряде многолетних стацио-гарных опытах в различных регионах России,' стран дальнего и ближнего зарубежья (Шевцова, 1997), особенно на почвах тяжелого гранулометрического состава.

Весьма информативным показателем обеспеченности почв азотом, для чайных плантаций является содержание его легкогидролизуемых форм. В результате исследований на аллювиально-луговой почве (опыт 1) для пахотного слоя (0-20 см) получена следующая зависимость:

Y = 5,61 + 0,52 N (13),

где Y - содержание легкогидролизуемого азота, мг /100 г, N - дозы азотных удобрений, в условных единицах.

При анализе полученных уравнение регрессии (здесь и далее) необходимо обратить внимание на адекватность модели. Значение коэффициента множественной регрессии (R), равного 0,91, обуславливает тесную корреляционную связь между изучаемыми признаками. Коэффициент детерминации (R2), равный 0,82, показывает, что содержание в почве легкогидролизуемого азота на 82 % зависит от доз азотных удобрений. Другие удобрения (PK) не оказывают значимого влияния (табл.1).

В подпахотном (20-40 см) слое отмечена аналогичная тенденция. Содержание легкогидролизуемого азота здесь в среднем на 10-30 % ниже, чем в пахотном. Применение возрастающих доз азотных удобрений -до 210 кг/га, не приводило к существенному накоплению легкогидролизуемых форм азота в аллювиально-луговой почве в рассматриваемых агроэкологических условиях.

Для бурой лесной почвы (опыт 2) выявлена аналогичная зависимость:

Y = 6,38 + 1,40 N (14),

где У - содержание гидролизуемого азота, мг/100 г, N - дозы азотных удобрений, в условных единицах; R = 0,77; R2 = 0,60.

Учитывая, что основная масса корневой системы чая сосредоточена в пахотном слое и большая часть элементов минерального питания поглощается из него, нами был рассчитан запас азота в различных слоях изучаемых почв. При максимальном уровне интенсификации возделывания чая в слое 0-20 см аллювиально-луговой почвы отмечено увеличение запаса легкогидролизуемых форм азота в среднем на 35-40 кг/га по сравнению с неудобренным контролем. В подпахотном слое (20-40 см) не прослеживается устойчивая тенденция изменения запасов азота.

В опыте в среднем за 10 лет на бурой лесной почве в агроэкологических условиях Черноморского побережья в слое 0-20 см отмечено увеличение запаса легкогидролизуемых форм азота в среднем на 130 кг/га по сравнению с неудобренным контролем, а в подпахотном слое оно составило до 70-80 кг/га.

Эти данные свидетельствуют о росте непроизводительных потерь азота как при одностороннем увеличением доз вносимых азотных удобрений, так и на фосфорно-калийном фоне.

Поскольку в опытах установленно, что ведущая роль в росте продуктивности чайных насаждений принадлежит азоту, можно выделить нижние предельные величины запасов его легкогидролизуемых форм в исследуемых почвах, на которые целесобразно ориентироваться при проведении почвенно-растительной диагностики и определении потребности в удобрениях плантаций чая:

Ориентировочные нижние предельные величины весенних запасов легкогидролизуемых форм азота в почвах чайных плантаций Краснодарского края

Почва Аллювиально-луговая Бурая лесная

Слой почвы, см Запас азота, кг N/ra

0-20 140-150 130-140

20-40 130-140 120-130

Указанные уровни являются "критическими" - недостаточными для формирования высокого урожая в рассматриваемых агроэкологических условиях и свидетельствуют о необходимости применения азотных удобрений.

Низкая обеспеченность почв чайных плантаций азотом обусловлена рядом причин:

1) промывным водным режимом, в результате которого происходят его потери за счет поверхностного и внутрипочвенного стока, не исключены и потери в результате денитрификации при временном переувлажнении почв;

2) биологическими особенностями чая, который как листосборная культура, выносит большое количество азота с зеленой массой урожая.

Высокая потребность чайного растения в азоте должна восполняться путем внесения азотных удобрений, при этом для повышения их эффективности, сроки применения должны быть максимально приближены к периоду интенсивного потребления этого элемента чайным кустом. Необходим постоянный контроль за экологической ситуацией, недопустимо загрязнение агроландшафтов Краснодарского края в результате непроизводительных потерь азота.

Содержание подвижных форм фосфора в верхнем слое аллювиаль-но-луговой почвы колеблется в пределах средней обеспеченности (15-30 мг/100 г), и достигает высокой (31,4 мг/100 г) на варианте с тройной дозой - 180 кг/га д.в. суперфосфата (табл.1). Подпахотный слой в ос-

х>

- И -

овном характеризуется низкой обеспеченностью. Для слоя 0-20 см име-м:

У = 15.35 + 4,04 N + 3,85 Р - 1,38 И2 ' (15),

де У - содержание подвижного фосфора, мг/100 г; N - дозы азотных добрений в условных единицах; Р - дозы фосфорных удобрений в услов-ых единицах; й = 0,93; Я2 = 0,87.

Увеличение доз вносимого суперфосфата приводит к накоплению одвижных формы фосфора, об этом свидетельствует положительный коэф-ициент перед членом Р. На темпы этого процесса влияет интенсивность рименения азота, что можно объяснить изменением физико-химического химического равновессия в системе почва-растения-удобрения.

Расчеты показали, что применение доз азотных удобрений свыше 05 кг/га д. в. (или 1,5 в условных единицах) будет сопровождаться овольно интенсивным снижением содержания подвижного фосфора в поч-е. Начиная с этого уровня интенсивности использования азотных удоб-ений в аллювиально-луговой почве отмечено довольно резкое увеличе-ие значений обменной и гидролитической кислотности (табл. 1). Если одержание подвижного алюминия в верхнем слое рассматриваемой почвы оставляло в среднем 14,3 мг/100 г на неудобренном варианте и воз-астало до 14.9-17,6 при применении одинарной дозы азота (70 кг/га) :а различном фоне РК, то удвоение дозы азота сопровождалось накопле-;ием подвижного аллюминия до уровня 21,7-25,3 мг/100 г, что не могло ;е отразиться на фосфатном режиме аллювиально-луговой почвы.

Анализ данных по продуктивности молодых чайных плантаций сорта :имынь и выносу элементов минерального питания с урожаем показал, [то влияние возможного увеличения выноса фосфора при росте продук-'ивности в результате интенсивного азотного питания на темпы накоп-[ения подвижных фосфатов в почве достаточно ограниченно, вследствие :евысокого уровня урожая.

Тенденции в изменении содержания в подвижного фосфора в подпа-;отном (20-40 см) слое почвы в целом совпадают с описанными выше -[ля пахотного слоя. На динамику накопления фосфатов в подпахотном ■оризонте большое значение оказывают агрометеорологические условия и лецифика обработки междурядий молодых плантаций.

Бурая лесная почва на всех вариантах опыта, включая контрольной, характеризуется высоким уровнем обеспеченности подвижным фосфо-юм - более 30 мг/100 г (табл. 2). Данный факт, можно объяснить дли-'ельным применением фосфорных удобрений в предшествующие годы под ;ультуру чая. Для слоя 0-20 см имеем следующую модель:

У = 43,00 + 25.82 Р - 3,17 № (16),

'де У - содержание подвижного фосфора, мг/100 г; N. Р - азотные и юсфорные удобрения в условных единицах; И = 0.90; Яг = 0,80.

Накопление подвижных форм фосфора в почве происходит при внесе-

нии фосфорных удобрений, а возрастающие дозы азотных удобрений способствуют снижению их в почве.

Данная структура уравнения наиболее адекватно отражает исследуемые агроэкологические условия:

1) специфику кислой бурой лесной почвы, содержащей большое количество подвижного алюминия (40-50 мг/100 г на контроле);

2) интенсивное применение азотных удобрений - И лет, в максимальных дозах от 120 до 360 кг/га ;

3) увеличение вследствии этого почвенной кислотности - на 2-3 мг-экв/100 г обменной и на 5-7 мг/100 г - гидролитической соответственно, а также подвижного аллюминия - на 5-35 мг/100 г;

4) повышение выноса фосфора с урожаем, увеличивающимся в 2,53,0 раза и более под влиянием, главным образом, азотных удобрений. При этом фосфорные удобрения способствовали накоплению его в листьях, тем самым так же увеличивая вынос этого элемента с урожаеми полновозрастных плантаций чая сорта Колхида.

В подпахотном слое отмечено накопление подвижных форм фосфора, что связано с интенсивным применением удобрений и возможной его миграцией в этот слой в условиях промывного водного режима.

Почвы чайных плантаций, где проходили наши исследования, имеют значительное содержание доступного растениям кадия (табл.1.2). Обеспеченность почвы подвижным калием высокая, за исключением вариантов, на которых калийные удобрения не вносятся (ООО, 020, 200, 220) на аллювиально-луговой почве. Здесь обеспеченность калием - средняя.

Для пахотных слоев почв были получены следующие уравнения - аллювиально-луговой (17) и бурой лесной (18) соответственно:

Y = 14.33 + 4.60 К - 0,75 NK (17)

Y = 24,40 + 7,82 К - 1,83 NK (18),

где Y - содержание подвижного калия в почве, в мг/100 г; N и К -азотные и калийные удобрения в условных единицах. Данные модели характеризуется высокими значениями коэффициентов множественной регрессии и детерминации, что свидетельствует об их высокой адекватности: R = 0,96, R2 = 0,93 (17); R = 0,88, R2 = 0,77 (18);

Содержание подвижного калия в почвах увеличивается с ростом доз калийных удобрений, а интенсивное увеличение доз азотных удобрений на фоне калия приводит к снижению темпов накопления последнего, что можно объяснить повышением выноса этого элемента с урожаем чайного листа, а так же, усилениям темпов миграции калия по профилю вследствие подкисления почвенного раствора. Последнее подтверждается значительным увеличением содержания подвижного калия в подпахотных слоях аллювиально-луговой и бурой лесной почв.

- 13 -

Содержание макроэлементов в зеленом чайном листе

Закономерности изменения макроэлементов в 3-х листных флешах чая майского сбора под влиянием минеральных удобрений на аллювиально-лу-говой (опыт 1) и бурой лесной (опыт 2) почвах можно оценить:

Пока- И* Уравнения регрессиии ^коэффициент множест-

затели опыта венной регрессии

Азот. 1 У = 4,75 + 0,13 N . 0.51 (19)

N % 2 У - 3,53 + 0,16 N 0, 50 (20)

фосфор. ' 1 У = 1,22 + 0,08 Р - 0,04 ИР 0, 58 (21)

рл% 2 У - 1,08 + 0,07 Р + 0,05 N - 0,03 № 0,54 (22)

Калий, 1 У = 1,49 + 0,01 Ж - 0, 02 N 0.57 (23)

КО % 2 У = 1,76 + 0,01 Ж - 0,007 И2 0,66 (24)

где У - содержание исследуемого элемента; Л.Р.К - дозы азотных, фосфорных и калийных удобрений в условных единицах.

Несмотря на различные агроэкологические условия возделывания содержание общего азота в листьях чая линейно зависит от доз азотных удобрений, увеличиваясь с ростом доз азота в исследумых границах их применения. Накопление общего фосфора в листьях чая возрастает преимущественно с увеличением доз фосфорных удобрений, интенсификация калийного и азотного питания, способствуют накоплению калия в листьях чая.

Сопоставление данных по продуктивности чая и химического состава 3-х листных флешей в начале листосборного периода, который является отимальным сроком для проведения почвенно-растительной диагностики минерального питания чая, нами были установлены "оптимальные" уровни обеспеченности чайного растения этими элементами, приводящие к формированию высокого урожая. На аллювиально-луговой почве предгорий для молодой чайной плантации сорта Кимынь они составляют: N -5,1 %. Р205 - 1,2 25. К20 - 1,4 а для Черноморского побережья на бурой лесной почве и полновозрастной чайной плантации сорта Колхида-N - 4,0 %. Р205 - 1,2 Я. К20 - 1. 7 55.

Полученные результаты можно использовать при проведении почвен-но-растиельной диагностики условий выращивания чайных насаждений.

Влияние возрастающих доз минеральных удобрений на урожай и качество чайного листа

Чайная плантация сорта Кимынь (опыт 1) относится к категории

молодых, а чайная плантация сорта Колхида (опыт 2) - полновозрастных. Их фактическая и расчетная продуктивность приведена в табл. 3.

3. Продуктивность чайных плантаций. Средние данные за 1994-1996 гг.

1 1 Вариант I опыта* 1 |Урожай чая сорта Кимынь, I молодая плантация, 1 I 1 ■ 1 I Урожай чая сорта Колхида,! 1 полновозрастная плантация! ц/га | 1 |

1 | фактическая расчетная ! 1 1 фактическая расчетная |

1 ООО 1 9.3 '10,1 | 36,9 36,5 |

I 002 ! 7.8 8,4 1 29,5 36,5 !

| 020 I ю.о 8.8 1 43,2 54,6 |

I 022 1 7,8 9,6 1 70,0 54,6 |

I 200 1 12,5 12,4 | 107,8 111.5 |

| 202 1 9,6 10.6 I 119,3 111,5 |

I 220 1 10,9 11.0 | 113,2 90,7 |

1 222 1 13,0 12,0 1 77,6 90.7 |

1 111 1 12,5 11,2 | 86,8 68,8 1

1 113 1 Ю,4 9.0 | 53,0 68.8 |

1 131 1 10,7 9.9 1 77,1 85,6 |

1 133 1 ю,з 10.5 I 88.6 85,6 |

1 311 1 13.7 13,4 | 134,6 125,4 |

I 313 1 10,8 11,2 I 106,1 125,4 |

1 331 ! 10,8 12,1 | 118.6 102,3 |

I 333 1 1 13,0 I 12,7 I 86,0 | 102,3 | 1

* Схема опыта приведена на стр. 3. Ведущим фактором, определяющим продуктивность молодых чайны? плантаций, является уровень азотного питания. Поскольку обеспеченность аллювиально-луговой почвы азотом в условиях промывного водногс режима очень низкая, возрастающие дозы азотных удобрений дают наибольшую прибавку урожая. Результаты оптимизации данной модели пс критерию максимального урожая с учетом качества продукции в интервале изменения численных значений исследуемых факторов следующие: N -210 кг/га, Р - до 60 г/га, К - до 50 кг/га. Достаточно низкие значения оптимумов по фосфору и калию объясняются средней и высокой обеспеченностью почвы доступными формами этих элементов. --

Возрастающие дозы азота и фосфора приводят к увеличению урожая полновозрастных плантаций на бурой лесной почве, но в тоже время прк их совместном внесении в высоких дозах часто наблюдается снижение эффективности фосфорных удобрений. Вероятно, в данном случае произошло накопление питательных веществ до пределов, при которых воз-

ожно проявляется депрессивное действие на формирование урожая и ^сбалансированность минерального питания, поэтому получены следуйте результаты оптимизации данной модели по критерию максимального рожая: N - 360 кг/га ; Р до 60 кг/га; К - до 50 кг/га.

Оптимизация минерального питания чая должна способствовать поучению продукции высокого качества. Среднее содержание зкстрактив-[ых веществ в зеленом чайном листе (3-х листная флешь) молодых план-'аций (опыт 1) за листосборный сезон составляло на контрольном вари-ште 39,3 % (на абсолютно сухое вещество), изменяясь при внесении одобрений в пределах 37,5 -40,1 %. Для танина 21.4 % против 17.5 -11,0 % соответственно.

Для полновозрастных плантаций на опыте 2 аналогичные показатели Зыли: содержание экстрактивных веществ - 43,0 % без внесения удобре-тй и 41,5-43,0 % - при внесении возрастающих доз различных сочетали ЙРК, танина накапливалось - 28,9 % и 25,3 - 28,9 % соответствен-зо. Здесь чай характеризуется более высокими показателями качества. что объясняется в основном сортовыми и возрастными особенностями выращиваемых растений.

В различных агроэкологических условиях Краснодарского края внесение удобрений, способствуя увеличению продуктивности чайнах плантаций в 1,5-3,5 раза, практически не снижает значения исследуемых показателей качества.

Использование комплексной механизации при уборке чая, несомненно приводит к ускорению процесса получения чайного сырья, однако это может отразиться на его качестве: при ручном сборе чайного листа сырье состоит в основном на 75 % из 2-х и 3-х листных флешей, практически не содержит огрубевшей фракции. При механизированном сборе качество чайного сырья снижается за счет присутствия 4-х, 5-ти листных флешей и огрубевшей фракции. Возрастающие.дозы азотных удобрений способствуют увеличению средней массы нормальных флешей и их процентного содержания в урожае зеленого чайного листа.

Выводы

1. На основании результатов многофакторных опытов создана и реализована на ПЭВМ система оптимизации доз удобрений и обеспечения мероприятий по расширенному воспроизводству плодородия почв на чайных плантациях в различных агроэкологических условиях Краснодарского края.

2. С помощюю регрессионного анализа получены уравнения, описывающие влияние возрастающих доз минеральных удобрений характеристики физико-химических свойств почв, на агрохимические показатели почвенного плодородия, содержание макроэлементов в зеленом чайном листе.

урожай и качество продукции. Исследования показали высокую корреляционную связь этих показателей с изучаемыми факторами (дозами ИРК).

3. В результате ежегодного применения возрастающих доз физиологически кислых азотных удобрений (до 210-360 кг N /га) наблюдаете? а) снижение величины рНкс1; б) увеличение обменной и гидролитическое кислотности; в) усиление подвижности алюминия; г) снижение насыщенности почв основаниями; д) уменьшение содержания катионов кальция у магния в ППК. Изменения в почвенно-поглощающем комплексе исследуемы} почв не приводят к снижению продуктивности плантаций в связи с биологическими особенностями культуры чая.

4. Исследуемые аллювиально-луговая и бурая лесная почвы чайные плантаций имеют низкую обеспеченность азотом при весенних запаса* легкогидролизуемых его форм в слое 0-20 см - 140-150 кг Н/га у. 130-140 кг/га соответственно. Высокая потребность чайного растения е азоте должна восполняться путем внесения азотных удобрений.

5. На содержание подвижного фосфора в исследуемых почвах оказывают влияние фосфорные и азотные удобрения. Фосфорные удобрения способствуют накоплению подвижных форм этого элемента. Азотные удобрения усиливают подкисление почв, снижают подвижность фосфора и увеличивают вынос его с урожаем.

6. С увеличением доз калия возрастает содержание в почве егс доступных форм. Интенсивное увеличение доз азотных удобрений на фоне калия приводит к снижению темпов его накопления вследствие увеличения выноса с урожаем и миграции по профилю в подпахотные слои почв.

7. Не выявлено достоверного влияние 8-11 летнего применения возрастающих доз минеральных удобрений на изменение содержание гумуса в почве под чайными насаждениями по сравнению с неудобренными вариантами. Оно составляло в пахотном слое аллювиально-луговой почвы -2,3-2,5 %, а бурой леснай - 3,4-3,7 %.

8. Установлены оптимальные уровни обеспеченности чайного растения макроэлементами для 3-х листных флешей в начале листосборногс периода в целях проведения почвенно-растительной диагностики минерального питания культуры. На аллювиально-луговой почве предгорий для молодой чайной плантации сорта Кимынь они составляют: N - 5,1 %, Рг05 - 1,2 %, КО - 1,4 г, а для Черноморского побережья на бурой лесной почве и полновозрастной чайной плантации сорта Колхида они составляют: N - 4,0 %, Рг05 - 1.2 X, К20 - 1,7 %.

9. Исследования показали, что ведущим фактором, влияющим на повышение урожайности чайных насаждениий в рассматриваемых агроэколо-гических условиях Краснодарского края являются азотные удобрения в дозах до 210-360 кг 1}/га при высокой обеспеченности почв фосфором и калием. Они способствуют увеличению продуктивности чайнах плантаций 1,5-3,5 раза. Полновозрастные плантации чая требуют более интенсив-

-lloro азотного питания, при поддерживающих дозах фосфора (до 60 кг 'га д.в.) и калия (до 50 кг/га д.в.) соответственно.

10. Высокие дозы минеральных удобрений не приводят к снижению качения исследуемых показателей качества: содержания танина и экс-•рактивных веществе в зеленом чайном листе. Они в большей степени лвисят от сортовых и возрастных особенностей выращиваемых растений.

Рекомендации производству

1. В предгорных условиях Краснодарского края на молодых чайных шантациях сорта Кимынь, произрастающих на аллювиально-луговых поч-iax высоко обеспеченных фосфором и калием, рекомендуется вносить потные удобрений в дозе до 210 кг/га. при поддерживающих дозах фос-юра - до 60 кг/га и калия - до 50 кг/га д.в. соответственно.

2. В условиях Черноморского побережья Кавказа на полновозраст-1ых чайных плантациях сорта Колхида, произрастающих на бурых лесных ючвах, высоко обеспеченных фосфором и калием рекомендуется вносить изотные удобрения в дозе до 360 кг/га на фоне Р60К50.

3. При интесивном удобрении чайных плантаций необходим постоянна контроль за качеством продукции и оценка агроэкологической эф-)ективности средств химизации.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Принципы разработки экологически безопасных систем пита-шя чая // Тезисы докладов краевой научно-практической конферен-щи молодых ученых "Развитие социально-культурной сферы Кубани", 'орячий ключ, 22-24 декабря, 1994. - Краснодар: 1994. - С. 58-59.

2. Система удобрений молодых растений чая сорта "Кимынь" в федгорных районах Северного Кавказа // Земледелие и рациональное фиродопользование (экологические и социально-экономические ас-гскты). М.: Изд-во Моск. ун-та, 1998. С.179-183 (Соавторы: I. М. Хомяков, В. А. Аргунова).

3. Направленность агрохимических процессов в почвах под чай-шми насаждениями при пременении возрастающих доз минеральных одобрений в условиях субтропиков России //Удобрения и химические шлиоранты в агроэкосистемах. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1998. С. S60-362.

4. Эколого-агрохимические особенности возделывания чая в условиях Краснодарского края //Тезисы докладов краевой научно-прак-гической конференции молодых ученых Кубани "Проблемы и перспекти-!ы устойчивого развития туристско-рекреационного комплекса Крас-юдарского края". Сочи: ВГУКДиТ, 1998 (в печати).

Издательство АО "Диалог-МГУ". ЛР N 063999 от 04.04.95 Подписано к печати 24.09.98 г. Усл.печ.л. 1,25. Тираж 80 экз. Заказ 899. Тел. 939-3890, 939-3891, 928-1042. Тел./факс 939-3891. 119899, Москва, Воробьевы горы, МГУ.

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата биологических наук, Добежина, Светлана Владимировна, Москва

/

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЦВЕТОВОДСТВА И СУБТРОПИЧЕСКИХ КУЛЬТУР РАСХН

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М.В.ЛОМОНОСОВА * Факультет почвоведения

На правах рукописи

Добежина Светлана Владимировна

ВЛИЯНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА АГРОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВ И ПРОДУКТИВНОСТЬ КУЛЬТУРЫ ЧАЯ В УСЛОВИЯХ КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ

Специальность 06. 01. 04 - агрохимия

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научные руководители - доктор сельскохозяйственных наук

П.М.Бушин,

доктор технических наук, профессор, академик РЭА Д.М.Хомяков

Москва - 1998 год

- 2 -ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4

ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Общая характеристика и биологические особенности

культуры чая ■ 6

1.2. Требования чайного растения к условиям произрастания 12

1.3. Потребность чая в элементах минерального питания 14

1.4. Плодородие и агрохимические свойства почв чайных плантаций 18

1.5. Влияние минеральных удобрений на урожай и качество чая 23

ГЛАВА 2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 2.1. Схема опыта, методика исследований 28

2.1. Характеристика почвенно-климатических условий 33

Г Л А В А 3 ВЛИЯНИЕ ВОЗРАСТАЮЩИХ ДОЗ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА СОДЕРЖАНИЕ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПИТАНИЯ И ГУМУСА В ПОЧВАХ ЧАЙНЫХ ПЛАНТАЦИЙ 3.1. Содержание гумуса и легкогидролизуемого азота в

почвах чайных плантаций 42

3. 2. Накопление подвижных форм фосфора в аллювиально-луговой

и бурой лесной почве 51

3.3. Влияние минеральных удобрений на содержание подвижного

калия в почвах чайных плантаций 58

ГЛАВА 4 КАТИОНООБМЕННАЯ СПОСОБНОСТЬ ПОЧВ ЧАЙНЫХ ПЛАНТАЦИЙ ПРИ ВНЕСЕНИИ ВОЗРАСТАЮЩИХ ДОЗ МИНЕРАЛЬНЫХ

УДОБРЕНИЙ

< 4.1. Влияние возрастающих доз минеральных удобрений на формы

кислотности в почвах под чайными насаждениями 65

4.2. Влияние минеральных удобрений на содержание в почве

под чайными насаждениями подвижного алюминия 73

4.3. Изменение содержания обменных оснований и степени насыщенности ими почв чайных плантаций 77

Г Л А В А 5 ВЛИЯНИЕ ВОЗРАСТАЮЩИХ ДОЗ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА УРОЖАЙ И КАЧЕСТВО ЧАЙНОГО ЛИСТА

5.1. Содержание макроэлементов в зеленом чайном листе 87

5.2. Влияние возрастающих доз минеральных удобрений на урожайность чайных плантаций 93

5.3. Танин и экстрактивные вещества в зеленом чайном листе

при внесении возрастающих доз минеральных удобрений 100

5.4. Фракционный состав зеленого чайного листа в

зависимости от способов сбора и доз удобрений 104

ВЫВОДЫ 110

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ 112

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ИЗ

ПРИЛОЖЕНИЕ

126

- 4 -ВВЕДЕНИЕ

Чай - один из самых древних и в наше время самый распространенный напиток на земном шаре, его употребляет более половины населения ( всего мира. Возделывается чай в странах с тропическим и влажно-субтропическим климатом.

В России культура чая является самой молодой промышленной отраслью сельского хозяйства, начало которой положено в 30-х годах текущего столетия.

Актуальность темы. Выращивание чая в Российской Федерации возможно только в почвенно-климатических условиях Краснодарского края. Количество земельных площадей на Черноморском побережье Кавказа, где < традиционно размещались насаждения чая крайне ограничено. Поэтому весьма актуально изучение возможностей производства чая в предгорных, более суровых в климатическом отношении условиях Краснодарского края. Из агроэкологических приемов здесь особое внимание должно быть обращено на разработку рациональной системы минерального питания и определения оптимальных параметров плодородия почв под чайными насаждениями различного возраста и сортовой специфики.

Необходимо также изучение эколого-агрохимических особенностей монокультуры чая при длительном его возделывании и разработка безопасных агротехнологий, обеспечивающих, расширенное воспроизводство плодородия почв и максимальную эффективность средств химизации в различных геоэкологических районах Краснодарского края.

Получение этой информации возможно только на основании системного анализа данных длительных многофакторных полевых опытов с удобрениями при использовании современной вычислительной техники и математического моделирования.

Цель исследований. Дать эколого-агрохимическое обоснование возможностей возделывания перспективных сортов чая в предгорных районах

и на Черноморском побережье Краснодарского края. Разработка и создание математических моделей формирования урожая чая и его качества, а также изменения агрохимических показателей плодородия почв для опти-I мизации минерального питания этой культуры.

В задачи исследований входило:

1) В условиях длительных стационарных опытов выделить и оценить масштабы изменения агрохимических свойств аллювиально-луговой и бурой лесной почвы при использовании возрастающих доз различных минен-ральных удобрений (ИРК).

2) Установить оптимальные дозы минеральных удобрений на разновозрастных плантациях чая, способствующие получению высокого урожая

к хорошего качества.

3) Провести почвенно-растительную диагностику условий возделывания чая сорта Кимынь и Колхида на алллювиально-луговой и бурой лесной почве.

4) На основании результатов многофакторных полевых опытов создать программно-вычислительный комплекс и базу данных для принятия решений по оптимизации системы удобрений и обеспечению мероприятий для расширенного воспроизводства плодородия почв на чайных плантациях.

Научная новизна. В результате проведенных исследований впервые установлены закономерности влияния возрастающих доз различных сочетаний минеральных удобрений на агрохимические свойства почв, урожай и качество молодых и полновозрастных листосборных плантаций чая в различных агроэкологических условиях Краснодарского края.

Практическая значимость. Создан программно-вычислительный комплекс и база данных для разработки рекомендаций по оптимизации системы удобрений и обеспечению мероприятий по расширенному воспроизводству плодородия почв на разновозрастных чайных плантациях в предгорных районах и на Черноморском побережье Краснодарского края.

- 6 -

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1. 1. Общая характеристика и биологические особенности культуры чая

Чайный куст представляет собой вечнозеленое многолетнее растение. По современной ботанической классификации чайное растение относится к типу покрытосеменных растений (Angiospermae), классу двудольных (Dicotyledoneae), порядку чаецветных (Theales), семейству чайных (Theaceae), роду чай (Thea). В семейство чайных входит 23 рода и 380 видов. Наиболее распространенными видами являются китайский чай (Т. sinensis) и чай индийский (Т. assamika) /116/.

Родиной чайного растения традиционно считается Китай. Вопрос о происхождении чая долгое время оставался спорным. Учеными разных стран и в наше время выдвигаются новые гипотезы о происхождении чайного растения /41, 56 и др./.

Чай относится к растениям влажно-тропического и субтропического климата. Классической зоной его возделывания принято считать географический регион между 10'с.ш. и Ю'ю.ш. Эту широкую полосу тропиков и субтропиков называют чайным поясом. Однако в настоящее время многие промышленные насаждения чая Китая, Индии, Цейлона, России и других стран далеко вышли за эти пределы.

Культуру чая разводят с целью получения молодых побегов. Эти побеги ( известные под названием флешей) идут на приготовление чая. Чай употребляют главным образом в виде напитка. Ценные пищевкусовые, лечебные и профилактически - диетические свойства чая обусловили превращение его из национального китайского напитка в общепризнанный продукт мирового производства, торговли и потребления /22, 116 и др. /•

О ценности качества чая как пищевого продукта судят прежде всего по вкусу, аромату и цвету настоя.

Работами А. И. Опарина (1937), А. Л. Курсанова (1952), К. М. Джемухадзе (1958), В. Е. Воронцова (1939, 1946), М. А. Бокучава (1950), И. А. Хочалава (1947), П. 0. Овура ( Р. 0. Owurv 1986), Ю. Сакато (Y. Sakato, 1950, 1955), показана изменчивость химических веществ чайного листа, обуславливающая образование вкуса и аромата напитка в зависимости от содержания в нем дубильных и экстрактивных веществ, эфирных масел, кофеина и иных соединений /82, 59, 44, 23, 24, 17, 109, 136, 138-142 и др./.

В чае содержится до 130 химических веществ и более 10 групп химических соединений. К основным химическим соединениям чая относятся:

1) дубильные вещества или танины;

2) эфирные масла;

3) белковые соединения и углеводы;

4) алкалоиды, включающие кофеин;

5) витамины;

6) зольные элементы.

Показателями качества зеленого чайного листа и готового чая являются экстрактивные вещества, представляющие собой сумму всех растворимых в горячей воде компонентов. Именно они обуславливают специфический вяжущий, приятно горьковатый вкус напитка и красновато-золотистую окраску чайного настоя / 41, 56, 141, 146 /.

Главной составной частью экстракта зеленого листа и готового чая как по количественному содержанию, так и по вкусовому значению являются дубильные вещества (танин). Содержание их в зеленом листе обычно колеблется от 18 до 30 % и более (на абсолютно сухое вещество), а в черном чае аналогично - от 8 до 20 %. Чем больше в побегах содержится танина, тем более высокого качества получается чай. 0с-

тальную часть настоя составляют растворимые белки (7-10 % в пересчете на абсолютно сухое вещество листа), пектиновые вещества (6-10 %), кофеин (2-4 %), зольные элементы (2-3 %) и другие. Наиболее ценный показатель чая - эфирное масло, которое в небольшом количестве растворяется в воде, обуславливая аромат и вкус напитка. Зеленый чайный лист содержит легкорастворимый витамин С, переходящий в экстракт /56/

Качество чайного сырья в значительной степени зависит от экологических условий и географического расположения плантаций, сортовых особенностей, возраста растений, технологии возделывания насаждений, интенсивности минерального питания чайного куста /41/.

Исследования В. В. Воронцова (1961), В. Г. Гогия (1984) показали, что в более холодных и сухих районах содержание важнейших компонентов чайного листа ниже, чем в более теплых и влажных районах / 25, 38 /.

По данным М. А. Бокучава (1958), при продвижении чайных растений на север происходит не только количественное, но и качественное изменение дубильных веществ /18 /.

Исследования Р. В. Воронцовой (1953) в Чакве показали, что с возрастом у молодых растений количество танинов и экстрактивных веществ заметно увеличивается /26 /.

Различия по качественным показателям листа, сроку вступления в листосбор, величине продуктивности, морозостойкости растений определяет ценность сортов чая. Каждый сорт приспособлен к определенным природно-климатическим условиям, где он наиболее полно реализует свои потенциальные возможности.

По данным М.К. Дараселия, В.В. Воронцова и др. (1989), М. Т. Туова (1989 ), в условиях субтропиков Черноморского побережья Кавказа, сорт Колхида, пользующийся большой популярностью, отличается высокой урожайностью, продолжительным вегетационным периодом и равно-

мерным подходом листа. Флеши крупные, вес их составляет более 1 г, в отличии от чая местной популяции - 0,3-0,5 г /41, 102/.

Чай получаемый из сорта Колхида по качеству сырья и готового продукта оценивается в 5,25 - 5, 75 баллов, что соответствует уровню мировых стандартов / 9, 101, 119 /.

Сорт Колхида предъявляет особые требования к почвенно-климати-ческим условиям. По данным В. В. Кутубидзе (1986), этот сорт особенно страдает от морозов и недостатка влаги в более северных районах Краснодарского края. В этом случае сорт не выявляет всех своих потенциальных возможностей /60 /.

Для северных субтропиков большой интерес представляет перспективный сорт чая Кимынь. Его ценными качествами является высокая морозостойкость и урожайность. Так, например, в 1976 г. в предгорьях Краснодарского края при температуре -19'С вымерзли все чайные насаждения местной популяции и только на плантациях чая сорта Кимынь сохранилась вся масса зеленого листа, с нее был собран урожай и получена готовая продукция.

Кусты чая сорта Кимынь отличаются компактной кроной, флеши крупные, темно-зеленые, со средней массой 0,6-0,7 г /41 /.

В тропических странах чайный куст вегетирует почти круглый год. В субтропиках России вегетация чайного куста протекает обычно с апреля по октябрь. В общем ритме вегетации выделяются три основных периода роста: весенний в мае, летний в июне, июле и августе и осенний - в сентябре. Между ними существуют небольшие паузы, так называемые периоды относительного покоя, которые отмечены образованием глухих побегов.

Наблюдаются отдельные периоды вынужденного покоя. Они наступают в неблагоприятной для активного роста обстановке - изменении агрометеорологических условий (недостаточное увлажнение, отклонение

температуры воздуха от оптимальных), приводящее к недостаточной обеспеченность элементами минерального питания. Внешне оно выражается в массовом появлении глушков - побегов без верхушечной почки.

Чайному кусту биологически свойственны: трехгнездовая завязь, трехлопастное рыльце, трехпоровая пыльца, по три лепестка в двух кругах чашелистика и венчика, трехгнездовая коробочка. Основой заготовки сырья служат трехлистные флеши (побеги с верхушечной почкой). Первые сборы листа начинаются, как правило, на трехлетних сеянцах.

Цветет чайный куст осенью, с конца сентября до наступления похолодания. Период массового цветения октябрь - ноябрь. Плоды представляют собой коробочку. Зрелая коробочка раскрывается по створкам и семена осыпаются на землю. Здесь под защитой материнского куста они проходят зимовку /12 /.

Выделен период зимнего покоя чайного куста (с ноября до марта). По данным К. Е. Бахтадзе (1948), Г. Т. Гутиева (1949), М. М. Али-За-де (1964), зимний покой чайного куста является таким же вынужденным как и летний. Причиной его является низкая температура. Но этот покой относительный и зависит от агрометеорологических условий. В годы когда осенне-зимние месяцы бывают теплыми, чайный куст при достаточной влажности почвы и воздуха не переходит в покой и продолжает свою вегетацию, но в значительно ослабленной форме. И наоборот, при наличии устойчивых холодных дней растения чая переходят в покой даже в весенние месяцы /12, 4, 40/.

По данным В. А. Евстафьевой (1956), с продвижением культуры чая в более северные районы период зимнего покоя увеличивается, а период вегетации сокращается. Вегетация начинается со второй половины апреля, а заканчивается в октябре. В тех условиях цветение чая обильное, но процент полезной завязи очень низкий и часто равен нулю. Созревание семян начинается с конца октября. В виду того, что с ноября тем-

и

пература понижается до 8-10'С, не все семена созревают /49 /.

Корневая система чайного растения отличается значительной мощь-ностью и охватывает большой объем почвы. По данным В. П. Гвасалии (1975), основная масса корней (до 90 %) размещена в слое до 50 см, причем максимум как массы, так и поглощающей поверхности приходится на слой 0-20 см (рис. 1.1 и 1.2.) /31/. На верхний слой почвы приходится основной объем поступающих в растение питательных элементов Ш, Р, К и др.). Поэтому при оптимизации условий минерального питания чая основное внимание должно быть уделено изучению агрохимических, агрофизических и биологических свойств пахотного слоя почвы.

Глубина, см Он

Масса, %

32, О -1 39,0

Иг

404 60J

I_I

19, О

4, О

1,5

1,5

Рис. 1.1. Корневая система чайного растения на аллювиальных почвах (схема)

Глубина,

Масса, %

см 0-1

204 4

404 4

60J

24, 0 1 44,0 ^ 9,0 И, О

6, о

4,0

Рис. 1.2. Корневая система чайного растения на бурых лесных почвах (схема)

1. 2. Требования чайного растения к условиям произрастания

Научно обоснованная разработка агротехнических приемов возделывания чая возможна лишь на основе глубоких знаний его биологии и требований к условиям внешней среды.

Решающим фактором, ограничивающим развитие растений чая в субтропических районах Краснодарского края, является температура воздуха. Для успешного возделывания чая среднегодовая температура за вегетационный период должна быть не ниже 18' С и сумма активных температур 3000-4000'С (за апрель - октябрь) /39, 69, 94 /.

По данным Т. К. Кварацхелия (1950), допустимая минимальная температура при промышленном возделывании чая -12-14'С /56 /.

И. И. Чхаидзе (1946), И. М. Бережной, А. Н. Иванова, И. М. Се-

лецкий (1950) считают, что чай китайской разновидности без снежного покрова способен переносить кратковременные морозы до -14'С / 117, 13 /.

В. А. Череватенко (1960) утверждает, что основные повреждения происходят главным образом при бесснежных морозах. Вместе с тем перезимовка чая в значительной степени зависит от комплекса факторов: продолжительности мороза, величины снегового покрова, силы ветра /ИЗ /.

Чай - влаголюбивая культура, уже при непродолжительных засушливых периодах наблюдается затухание роста побегов, снижение урожая.

По данным М. К. Дараселия (1949), К. Б. Талаквадзе (1959), A.A. Али-Заде (1951), оптимальными для чайного растения я