| Класс | Обеспеченность | Цвет на агрохимической картограмме | Гумус, % | Подвижный фосфор*, мг Р2О5/100г | Обменный калий*, мг К2О/100г |
| очень низкая | красный | <1 | <1 | <5 | |
| низкая | оранжевый | 1,01-2 | 1,01-1,5 | 5,1-10 | |
| средняя | желтый | 2,01-3 | 1,51-3 | 10,1-20 | |
| повышенная | зеленый | 3,01-4 | 3,01-4,5 | 20,1-30 | |
| высокая | синий | 4,01-5 | 4,51-6 | 30,1-40 | |
| очень высокая | фиолетовый | >5 | >6 | >40 |
* определяется в вытяжке 1% (NH4)2CO3 по методу Мачигина Б.П.
На основе результатов исследований можно сделать вывод, что высокая обеспеченность плодовых культур фосфором создается при содержании в почве подвижного фосфора более 2,5 мг Р2О5 на 100 г, а обменного калия - свыше 25 мг К2О на 100 г.
Поглотительная способность почвы в связи с удобрением сада. Почва (лат. - solum, англ. - soil) - незаменимое приобретение и источник существования, развития и богатства человечества.
Как самостоятельное естественно историческое органоминеральное тело, почва является ключевым звеном биосферы в превращении и перемещении вещества и энергии.
Неотъемлемым специфическим свойством почвы как природного тела является ее плодородие, то есть способность обеспечивать рост и развитие растений, а также создавать им все необходимые условия жизнедеятельности. Почва, используя космическую энергию, разнообразные химические вещества окружающей среды, трансформирует их в процессе сложных биофизически-химических процессов и обеспечивает рост и развитие растений.
Почва относится к гетерогенным полидисперсным системам, для которых большое значение имеет коллоидное состояние вещества. Коллоиды (от древнегреческого κόλλα - клей и εἶδος - вид; «клеевидные») - дисперсные системы, промежуточные между истинными растворами и грубодисперсными системами - взвесями. Образование коллоидов в почве происходит в процессе выветривания минералов и почвообразования, как в результате дробления грубых частиц, так и соединением (конденсацией) молекулярно раздробленных веществ. Коллоиды имеют размер частиц в пределах от 1 до 100 нм (10-9 - 10-7 м). Они представлены тремя группами соединений: 1) минеральные; 2) органические; 3) органоминеральные.
К минеральным коллоидам относятся тонкодисперсные первичные минералы (кварц, слюда), вторичные кристаллические минералы (каолинит, гидрослюды монтмориллонит и др.), вторичные аморфные минералы (гидраты оксидов железа, алюминия, кремния). Благодаря отрицательному заряду, смектитовые глины способны к обменному поглощению катионов. Отрицательный заряд этих коллоидов не зависит от рН. Емкость катионного обмена (ЕКО) каолинита составляет 1-15 ммоль-экв/100 г, она возрастает при увеличении рН, а заряд возникает только в результате нарушения связей на краях кристаллов при отсутствии изоморфного замещения. Набухающий минерал монтмориллонит с ярко выраженными замещениями имеет ЕКО 80-100 ммоль-экв/100 г. ЕКО вермикулита составляет 140-200 ммоль-экв/100 г.
Органические коллоиды в почве представлены преимущественно гумусовыми кислотами и их солями. Эти коллоиды характеризуются высокой ЕКО, которая достигает 400-500 ммоль-экв/100 г. ЕКО возрастает при увеличении рН. Органические коллоиды находятся в почве преимущественно в осажденном состоянии. В почвах Крыма они связаны с катионами Са2+ и Mg2+. Их пептизация, то есть переход в состояние коллоидного раствора, происходит под действием катионов щелочных металлов, преимущественно Na+, как это бывает при генезисе солонцов.
Органоминеральные коллоиды – это преимущественно комплексные соединения гумусовых веществ с глинистыми минералами и осажденными формами полутораоксидов.
Коллоидная частица называется мицеллой. Она электронейтральная, состоит из ядра, которое представляет собой агрегаты молекул данного вещества. Ядро бывает аморфного или кристаллического строения. Общая схема строения мицеллы следующая. На поверхности ядра прочно удерживается слой ионов, которые имеют химическое сродство к нему и определяют заряд коллоида. Этот слой называют потенциалопределяющим. Ядро вместе с потенциалопределяющим слоем называют гранулой. Между гранулой и раствором, что ее окружает, возникает термодинамический потенциал, под действием которого из раствора притягиваются ионы противоположного знака(компенсирующие ионы).
Таким образом, вокруг ядра мицеллы образуется двойной электрический слой, состоящий из слоя потенциалопределяющих и компенсирующих ионов. Компенсирующие ионы, в свою очередь, размещаются вокруг гранулы двумя слоями. Первый из них – неподвижный, прочно удерживается электростатическими силами потенциалопределяющих ионов (слой Гельмгольца). Гранула вместе с этим слоем образует то, что называется частичкой. Между коллоидной частичкой и окружающим раствором возникает электрокинетический потенциал (ζ -потенциал), под влиянием которого находится другой (диффузный) слой компенсирующих ионов. Именно эти ионы способны к эквивалентному обмену на ионы такого же знака заряда из окружающего почвенного раствора.
Почвенные коллоиды не растворяются в воде, но принимают активное участие в химических реакциях. В реакцию вступают только молекулы и ионы поверхностного диффузного слоя коллоидных частиц. Каждая коллоидная частица активно реагирует с молекулами воды окружающего раствора и гидратируется. Вокруг частицы образуется гидратная пленка различной толщины, в зависимости от природы коллоиды и силы заряда.
Коллоиды, способные удерживать многослойные пленки воды, называются гидрофильными, а слабогидратированные - гидрофобными. К гидрофильным коллоидам относятся: кремниевая кислота, гумусовые кислоты, а к гидрофобным – гидроксид железа (III), минералы группы каолинита. С водой коллоидные частицы образуют коллоидные растворы. Они могут быть двух типов: золь и гель. Золь - коллоидный раствор, в котором частицы свободно движутся во взвешенном состоянии, имеют одинаковый заряд и практически не осаждаются. Для того, чтобы частицы выпали в осадок, необходимо ввести в раствор вещества, имеющие противоположный заряд (электролиты). К ним, в первую очередь, относятся простые минеральные соли, которые часто находятся в почвенном растворе, а также вносимые минеральные удобрения. Поглощенные катионы металлов взаимодействуют с отрицательными коллоидными частицами (анионами) и нейтрализуют их.
Электронейтральные частицы начинают оседать, слипаясь друг с другом, образуя пленки и корочки, - так протекает переход золя в гель. Гель - это студенистая дисперсная система, образующаяся с коллоидного раствора. Процесс перехода золя в гель называют коагуляцией, а противоположные явления - пептизацией. Коагуляция почвенных коллоидов под влиянием одновалентных катионов, в первую очередь Na+, - процесс обратимый, и приводит к образованию неводостойкой структуры, поэтому почвы могут заплывать. Такое явление проявляется на солонцеватых почвах и солонцах. Необратимая коагуляция почвенных коллоидов происходит только под влиянием поливалентных катионов (Са2+, Mg2+, Al3+, Fe3+).
Наилучшие клеящие способности в почве имеют гели гумусовых веществ, насыщенные кальцием (Са2+) и магнием (Mg2+), что в полной мере проявляется в условиях крымских почв. Эти коллоиды крепко соединяют почвенные частицы, и поэтому являются лучшими структурообразователями. Коллоиды, насыщенные железом (Fe3+), очень прочные, содержат мало воды и способствуют образованию очень плотных горизонтов. Коллоиды, насыщенные натрием (Na+), способны к пептизации, которая ведет к разрушению структуры почвы и обеднению ее гумусом.
Относительное содержание коллоидов в почве колеблется в пределах от 1 до 40% сухой массы почвы. В почве хорошо развита поверхность раздела между фазами: твердой, жидкой и газообразной. Между этими фазами постоянно протекает взаимодействие и устанавливается динамическое равновесие. Коллоиды – основные носители сорбционных свойств почвы, поскольку они очень сильно влияют на ее удельную поверхность. Коллоиды играют основную роль в явлениях поглотительной способности почв. Даже очень мелкие (илистые) частицы почвы размером 0,001-0,0001 мм имеют удельную поверхность примерно 19 м2 на 1 г, а коллоидные частицы размером < 0,0001 мм – в 10 раз больше – (194 м2/г). Поэтому даже при незначительном содержании коллоидных частиц в почве, например, 4 % от массы, эти коллоиды имеют поверхность, что составляет не менее 80 % от общей поверхности твердой фазы почвы. О количестве коллоидных веществ в почве можно судить по ее гранулометрическому и минералогическому составу, а также содержанию гумуса.
Коллоидам в почве принадлежит исключительная роль. С ними тесно связано образование структуры почвы, ее влагоемкость, водопроницаемость и другие физико-механические свойства. Влияние коллоидов на формирование профиля почвы проявляется в том, что они, будучи способными к коагуляции и пептизации, обладают неодинаковой подвижностью в разных условиях среды и способны перемещаться в нисходящем направлении. Коллоиды способны временно связывать такие катионы, как К+ и NН4+, которыми питается растение, предотвращая их вымывание за пределы корнеобитаемого слоя.
В монографии К.К. Гедройца «Учение о поглотительной способности почв» (1922 г.) вся совокупность коллоидов в почве называется почвенно-поглощающим комплексом (ППК). Хотя за последующие годы многие ученые расширили и углубили знания о составе, строении почвенных коллоидов и почвенного поглощающего комплекса, более полно выявили закономерности ионного обмена в почвах, на основе новейших достижений науки разработали новые методы исследования поглотительных свойств почв. Основы учения К.К. Гедройца актуальны и в настоящее время.
Способность почвы поглощать взвешенные частицы, ионы и молекулы различных веществ из раствора и воздуха и удерживать их называется поглотительной способностью. Поглотительная способность почвы имеет большое значение не только в образовании и эволюции почв, но и в практике земледелия и, в частности, садоводства. Она обуславливает удержание почвой разных растворенных соединений, в том числе важнейших для жизни растений и микроорганизмов, элементов питания. Коллоиды влияют на все виды поглотительной способности почв, на формирование их структуры, а, значит, и на все виды физических свойств.
Академик К.К. Гедройц выделил пять видов поглотительной способности почв: биологическую, механическую, физическую, химическую и обменную. В практике садоводства применяются органические и минеральные удобрения, и имеют место все виды поглотительной способности почвы.
Учитывая высокую плотность посадки, в современных интенсивных садах широкое применение нашло капельное орошение. Внесение макро- и микроудобрений с поливной водой при капельном орошении получило название фертигация.
При фертигации применяются только водорастворимые удобрения, имеющие небольшое количество примесей. Такие удобрения не осаждаются на стенках внутренней поверхности пластиковых труб системы капельного орошения и капельниц.
Из азотных удобрений применяются карбамид (мочевина) CO(NH2)2 (46 % N), аммонийная селитра NH4NO3 (34,7 % N), калийная селитра KNO3 (13 % N, 46 % K2O). Из фосфорно-калийных удобрений - дигидрофосфат калия KH2PO4 (52 % P2O5, 34 % K2O).
При фертигации удобрения попадают на поверхность почвы в виде раствора. Вода под действием сил гравитации перемещается с поверхности почвы по профилю, увлажняя ее. Растворенные в воде удобрения представляют собой целые молекулы (карбамид) или ионы (NH4+, NO3- - аммонийная селитра; K+, NO3- - калийная селитра; K+, H2PO4- - дигидрофосфат калия).
Как при общепринятом удобрении сельскохозяйственных культур, так и при фертигации в плодовом саду, удобрения и составляющие их ионы и молекулы, взаимодействуя с почвой, подвергаются разным видам поглощения.
Биологическая поглотительная способность обусловлена жизнедеятельностью растений и микроорганизмов почвы, которые избирательно поглощают из почвенного раствора азот и зольные элементы и переводят их в различные органические соединения своих тел. Благодаря этому, питательные вещества предохраняются от выщелачивания из почвы. Поверхностные горизонты почвы обогащаются не только органическим веществом, но и зольными элементами питания и азотом. Результатом биологической деятельности в почве является накопление органического вещества, которое содержит необходимые для питания растений элементы - N, Р, S и другие. Избирательность - важнейшая отличительная черта биологической поглотительной способности, которая выражается в том, что корни растений и микроорганизмы, в основном, усваивают из почвы те элементы, в которых они нуждаются. Общая масса микроорганизмов в почве на 1 га составляет несколько тонн и сосредоточена преимущественно в зоне корневой системы (ризосфере).
Органические остатки представляют собой опавшие осенью листья, измельченную щепу однолетней и многолетней древесины после обрезки в осенне-зимний период, а также органическую массу подземной и надземной части сидератов в междурядьях сада. Для ускорения опадания листьев в осенний период, их минерализации и профилактики грибковых заболеваний в саду проводят 4-х кратное опрыскивание деревьев раствором мочевины из расчета 8, 10, 20 и 50 кг карбамида на 1 га после уборки урожая с интервалом 5-7 дней.
Опавшие листья - это субстрат с высоким содержанием углерода и низким количеством азота. Внесение карбамида восполняет недостаток азота в листьях, поэтому их минерализация, как и минерализация щепы однолетней и многолетней древесины и других органических остатков, протекает очень интенсивно. Продукты минерализации становятся источником питания для сидеральных культур и микрофлоры почвы в междурядьях сада, а также деревьев. В следующем вегетационном году органические остатки являются основой гумификации и поддержания баланса лабильного органического вещества и гумуса в почве. Кроме этого, что очень важно и в экологическом плане, лабильные формы органического вещества и гумус утилизируют остатки пестицидов, попадающих в почву непосредственно при обработках сада, а также с опавшими листьями, щепой однолетних побегов и многолетней древесины при обрезке деревьев.
Благодаря биологическому поглощению нитратов, исключается их вымывание с верхних слоев почвы и улетучивание в атмосферу в форме оксидов азота при их денитрификации. Биологическим поглощением является также усвоение свободного азота атмосферы симбиотическими и свободно живущими (ассоциативными) микроорганизмами, живущими в почве междурядий, когда они задернены многолетними злаковыми и бобовыми травами, а также в полосе ряда деревьев, где складываются исключительно благоприятные условия по водному, тепловому режиму и аэрации почвы.
Механическая поглотительная способность проявляется при фильтрации суспензий через почву. Частицы этих суспензий задерживаются в тонких и извилистых порах почвы. Механическое поглощение определяется гранулометрическим составом и сложением почвы. Почва, как всякое пористое тело, задерживает твердые частицы, которые находятся в почвенном растворе, в том числе нерастворимые в воде минеральные и органические удобрения, а также опавшие листья, щепу срезанной однолетней и многолетней древесины, органическую массу подземной и надземной части сидератов. Последнее время к этому виду стали относить процессы внутренней диффузии в почвах, например, диффузии крупных молекул органических и органоминеральных соединений в поровых пустотах почвы, межпакетных слоях глинистых минералов с последующим механическим удержанием этих молекул.
Физическую поглотительную способность еще называют аполярной адсорбцией. Она заключается в изменении концентрации молекул или ионов возле поверхности раздела фаз. Твердая фаза почвы, имея высокую удельную поверхность, взаимодействует в сухом состоянии с газами воздуха, а во влажном – с компонентами почвенного раствора. Энергетическим фактором, обусловливающим явление адсорбции, является свободная энергия молекул и ионов, находящихся на поверхности твердой фазы почвы. Почвенные коллоиды способны адсорбировать газы, жидкости, твердые вещества.
Поглощение жидкости или смачивание почвы всегда сопровождается вытеснением газов и выделением тепла. Кроме воды, на поверхности почвенных частичек могут адсорбироваться растворенные в ней вещества. При этом те вещества, которые понижают поверхностное натяжение (органические кислоты, спирты, пигменты, аминокислоты, амины, амиды) адсорбируются положительно, то есть их концентрация возле поверхности почвенных частичек возрастает. Молекулы карбамида CO(NH2)2, являющегося простейшим амидом, при фертигации притягиваются коллоидами почвы сильнее, чем молекулы воды. Закрепляясь на поверхности почвенных коллоидов, молекулы карбамида под воздействием капельного полива медленно мигрируют по профилю почвы и поглощаются корнями плодового дерева.
Отрицательное физическое поглощение характерно для нитратов и хлоридов, которые повышают поверхностное натяжение, и их концентрация снижается возле поверхности твердой фазы. Ионы NO3- и Cl- притягиваются почвой слабее, чем молекулы воды. Нитраты могут поступать в почву при фертигации, а также образуются при нитрификации карбоната аммония и гумуса почвы. Чтобы миграция нитратов по профилю почвы была минимальной, необходимо вносить азотные удобрения небольшими дозами, что и достигается при фертигации.
Химическая поглотительная способность основана на том, что много соединений удерживается в почве в результате образования нерастворимых или малорастворимых в воде веществ. Это приводит к образованию новой твердой фазы. К химическому поглощению относят и комплексообразовательную сорбцию поливалентных катионов из почвенного раствора при их взаимодействии с адсорбированными органическими веществами за счет образования координационных связей. При образовании соединений этого типа большую роль играет слипание (адгезия) алюмосиликатов с гумусовыми компонентами.
Химическая поглотительная способность имеет большое значение в сорбции почвой водорастворимых фосфатов из фосфорных, а также из комплексных удобрений, органического вещества и поливалентных катионов.
На карбонатных почвах анионы ортофосфорной кислоты растворимого в воде дигидрофосфата калия, вносимого методом фертигации, подвергаются химическому поглощению в 2 этапа:
1) KH2PO4 + Са(НСО3)2 = CaHPO4↓ + KHCO3 + H2CO3;
Са2+ + 2НСО3- + К+ + H2PO4- = CaHPO4↓ + К+ + HCO3- + H2CO3;
Са2+ + 2НСО3- + H2PO4- = CaHPO4↓ + HCO3- + H2O + CO2↑.
2) CaHPO4 + Са(НСО3)2 = Са3(РО4)2↓ + H2CO3;
CaHPO4 + Са2+ + 2НСО3- = Са3(РО4)2↓ + H2CO3.
Вносимые при фертигации фосфаты становятся нерастворимыми в воде и, соответственно, не способными к миграции и концентрируются в самом верхнем слое почвы. Они становятся позиционно доступными для плодового дерева благодаря тому, что значительная часть корневой системы располагается в самом верхнем слое почвы и под действием кислых корневых выделений способна усваивать нерастворимые в воде гидрофосфаты кальция и свежеосажденные фосфаты кальция.
При запасном внесении фосфорных удобрений (суперфосфата, аммофоса), перед закладкой сада химическое поглощение фосфатов также приводит к образованию нерастворимого в воде, но доступного для растений гидрофосфата кальция:
Ca(HCO3)2 + Ca(H2PO4)2 = CaHPO4↓ + CО2↑ + H2O;
Са(НСОз)2 + NH4H2PO4 = CaHPO4↓ + NH4HCO3 + CО2↑ + H2O.
Однако не все растворимые в воде минеральные соединения поглощаются таким способом. К таким относятся те легкорастворимые вещества, которые, взаимодействуя с другими веществами, не образуют нерастворимых соединений. Ионы NO3- не образуют таких соединений, поэтому они и сохраняют при внесении азотных удобрений высокую способность мигрировать по профилю почвы.
Обменная (физико-химическая) поглотительная способность почвы или полярная адсорбция. Ионы диффузного слоя коллоидной частицы обмениваются в эквивалентных соотношениях с ионами почвенного раствора. Кроме эквивалентности, ионному обмену свойственна и определенная обратимость. Любое нарушение установленного равновесия между коллоидом и раствором неизбежно восстанавливает реакцию обмена. Этот вид поглотительной способности распространяется не только на катионы, но и на анионы. Но из-за того, что в большинстве почв преобладают отрицательно заряженные коллоиды, содержащие в диффузном слое мицеллы катионы, то именно катионный обмен имеет наибольшее проявление в почвах. Это характерно и для почв Крыма, в которых по этому виду происходит поглощение калийных и аммонийных удобрений. Почвенный поглощающий комплекс [ППК] содержит катионы Са2+, Mg2+, K+, Na+, а степень насыщенности почв основаниями составляет 100 %. Такие почвы характеризуются устойчивой структурой, благоприятным водным и воздушным режимом, что имеет большое агрономическое значение.
При фертигации дигидрофосфата калия в почве обменно поглощаются катионы калия по схеме:
[ППК]Са + 2КH2PO4 = [ППК]2К+ + Ca(H2PO4)2.
Как отмечалось выше, водорастворимый фосфор дигидрофосфата кальция взаимодействует с почвой по химическому типу поглощения и превращается в нерастворимое в воде соединение.
В это же время имеет место химическое и обменное поглощение дигидрофосфата калия, которое протекает практически одновременно и необратимо:
[ППК]Са + КH2PO4 = [ППК]К,Н + CaHPO4↓.
В результате поглощения катионы калия, как и фосфаты, лишаются способности к миграции по профилю почвы в зоне капельницы. Но, как отмечалось выше, поверхностно развитая корневая система плодового дерева, постоянно находится в оптимально увлажненном состоянии и усваивает калий и фосфор с самого верхнего слоя почвы.
При внесении методом фертигации аммонийной селитры почвенными коллоидами обменно поглощаются катионы аммония:
[ППК]Са + 2NH4NO3 = [ППК]2NH4+ + Са(NO3)2.
Нитратный азот в составе водорастворимых солей азотной кислоты остается в почвенном растворе и способен к миграции по профилю почвы.
Удобрение садов интенсивного типа. Высокая продуктивность плодовых, как и других культур, в решающей мере зависит от оптимальной обеспеченности элементами минерального питания в течение вегетационного периода. Решение этой проблемы может быть достигнуто при учете свойств различных видов и форм удобрений, биологических особенностей плодовых культур и плодородия почвы.
В интенсивных садах используются слаборослые подвои. Их отличительной чертой является слаборазвитая корневая система, которая располагается близко к поверхности почвы. Этому способствует, и технология возделывания культуры, при которой постоянно увлажняется поверхностный наиболее плодородный и аэрируемый слой почвы. В этом слое почвы интенсивно протекают микробиологические процессы с мобилизацией элементов питания в доступной форме.
В современных садах интенсивного типа, когда междурядья задернены, урожайность яблок превышает 450-600 ц/га. В этом случае не следует ставить плодовые деревья в положение «иждивенцев» почвы. При такой величине продуктивности годовая потребность в элементах питания на создание основной и побочной продукции плодовых культур составляет 80 -100 кг азота, 20-25 кг фосфора и 100-120 кг калия на гектар.
Величина выноса элементов питания без учета их содержания в листьях, однолетних побегах и многолетней древесине, которые возвращаются в почву после сбора урожая и листопада, составит 35-45 кг азота, 10-15 кг фосфора и 45-60 кг калия. Необходимо также учитывать, что сидераты являются конкурентами плодовых культур за азот. Следовательно, с учетом отмеченного, норма азота составит 70-80 кг/га.
Выше отмечалась очень важная черта биологии плодовых культур, состоящая в способности запасать питательные вещества в многолетних подземных и надземных органах. Благодаря этому, возобновление весенней вегетации, совпадающее с критическим периодом в питании плодовых, в значительной мере смягчается за счет повторного использования запаса минеральных и органических веществ для ростовых процессов в текущем вегетационном году. Кроме того, корневая система плодовых культур в традиционных (экстенсивных) садах способна усваивать элементы питания не только из верхнего (метрового) слоя почвы, но и с более глубоких ее слоев. Это снимало необходимость внесения удобрений.
Современные слаборослые сады интенсивного типа существенно отличаются от традиционных сильнорослых садов следующими показателями:
а) очень высокая (в 3-6 раз и более) продуктивность;
б) многократно меньшая масса древесины, приходящаяся на создание единицы урожая и, как следствие, невысокое запасание питательных веществ в многолетней древесине и обеспечение ими потребностей плодовых деревьев в критический период;
в) использование слаборослых подвоев, отличительной чертой которых является слаборазвитая корневая система, которая располагается близко к поверхности почвы. Этому способствует и технология возделывания культуры, при которой постоянно увлажняется наиболее плодородный и аэрируемый поверхностный слой почвы. В этом слое почвы интенсивно протекают микробиологические процессы и мобилизация элементов питания в доступной форме.
В технологической карте интенсивного сада капельный полив плодового сада, безусловно, доминирует над применением удобрений. Информацией для настройки и эксплуатации оборудования для внесения удобрений (фертигации) является потребность в воде, продолжительность процесса орошения, площадь орошаемой карты сада и доза удобрения (кг д.в./га).
Узел растворения и подачи раствора удобрений в оросительную сеть является важнейшей частью системы капельного орошения и фертигации.
Узел включает емкость для растворения удобрений, подключенную двумя шлангами к магистральному водоводу, задвижку, 2 игольчатых манометра для контроля давления воды. В производстве применяются различные модификации узлов растворения и подачи удобрений. На рисунке 34 представлен узел растворения и подачи удобрений фирмы A.I.K. (Израиль), как часть системы орошения и фертигации, установленной в суперинтенсивных садах ООО «Сады Бахчисарая» (с. Долинное).
Рычагом задвижки частично перекрывается поток воды в магистральном водоводе перед входом в емкость, что создает перепад давления в 1 атмосферу перед задвижкой и после нее. В результате перекрытия вода поступает в емкость, в которой происходит растворение удобрений и подача питательного раствора в оросительную сеть.
Алгоритм фертигации включает такие шаги:
- определяют площадь фертигации, га;
- устанавливают требуемое количество удобрения, кг д.в./га);
- рассчитывают массу удобрения на площадь фертигации;
- проводят капельное орошение в течение одного часа;
- загружают рассчитанную массу удобрения в емкость, в которой происходит их растворение;
- подают раствор удобрений на фильтростанцию;
- направляют отфильтрованный раствор удобрений через оросительную сеть к капельницам;
- проводят фертигацию до полного вымывания удобрений из емкости;
- в течение одного часа завершают капельное орошение и промывку капельниц отфильтрованной водой.
Пример расчета фертигации.
1. Площадь орошаемой карты сада (S) – 3 га.
2. Доза внесения азота (д. в.) – 12 кг/га.
3. Для фертигации применяют аммонийную селитру или карбамид:
а) аммонийная селитра NH4NO3 (34,6 % N).
Потребность в удобрении можно рассчитать по формуле М = m/д.в.,
где: M – доза аммонийной селитры, ц/га;
m – доза удобрения по д.в., кг/га;
д.в. – содержание азота в удобрении, %;
М = 12/34,6 = 0,347 ц/га (34,7 кг/га).
Потребность в аммонийной селитре на орошаемую карту сада рассчитывают по формуле: Н = М ∙ S. Н = 34,7 ∙ 3 = 104,1 кг.
б) карбамид СO(NН2)2 (46 % N).
Доза карбамида составит: М = 12/46 = 0,261 ц/га (26,1 кг/га).
Потребность в карбамиде на орошаемую карту сада составляет:
Н = 26,1 ∙ 3 = 78,3 кг.
 |
Рис. 34. Узел растворения и подачи раствора минеральных удобрений. Стрелкой указано на место загрузки удобрений в ёмкость.
Особенности применения азотных удобрений. Опытами С.И. Скляра и М.Е Сычевского установлено, что на намытой буроземной почве долин Бахчисарайского района (ООО «Сады Бахчисарая») в 7-летнем яблоневом саду при схеме посадки 4,0 м • 0,8 м с 2-мя капельницами на 1 дерево, около 85% массы корней сосредоточено в слое почвы 0-30 см.
Значительная часть азота, остающаяся в почве после уборки урожая, из верхних ее слоев используется в осенне-зимний период сидеральными культурами, а оставшаяся его часть мигрирует с осадками по профилю почвы.
Нашими исследованиями также установлено, что в предгорной зоне Крыма под посевом озимых культур за осенне-зимний период при среднемноголетней норме осадков около 180-200 мм происходит вымывание нитратного азота за пределы 40-сантиметрового слоя почвы, то есть за пределы расположения основной массы корневой системы плодовых культур.
Таким образом, условия азотного питания в ранневесенний период, определяющие уровень продуктивности плодовых культур в вегетационном году, складываются исключительно неблагоприятно. Это предполагает необходимость обязательного исправления ситуации путем применения азотных удобрений. Ранее рассчитанную нами норму азота на вегетационный период 70-80 кг/га целесообразно внести в 3-4 приема за период с момента весеннего возобновления вегетации и до начала завязывания плодов, когда азот растениям особенно необходим. В последующий период вегетации почва хорошо прогревается и постоянно увлажняется капельными поливами и атмосферными осадками. Создаются благоприятные условия для интенсивной микробиологической деятельности в почве. Ее результатом является существенное улучшение условий азотного питания плодовых культур за счет минерализации гумусовых веществ с образованием усвояемых минеральных форм азота.
Внесение азота осуществляется методом фертигации, то есть внесения азотных удобрений вместе с водой при капельном орошении. Наиболее приемлемым азотным удобрением является карбамид (мочевина, СО(NН2)2, 46% N). Карбамид, как простейшее органическое азотсодержащее соединение, усваивается растениями так же, как и азот аммонийных и нитратных солей. Обладая невысокой способностью к миграции с водой по профилю почвы, карбамид проникает на глубину 1-5 см. В последующие 5-10 дней после внесения, именно в этом слое почвы приствольной полосы деревьев, но не на ее поверхности, происходит микробиологический гидролиз (аммонификация) карбамида в аммонийную форму азота. Для протекания аммонификации карбамида создается весь комплекс условий (уробактерии, тепло, влага, аэрация):
СО(NН2)2 + 2H2O = (NH4)2CО3.
Образовавшийся аммонийный азот обменно поглощается почвой, что исключает потери азота из щелочных почв в форме аммиака:
(NH4)2CО3 = 2NH3↑ + CО2↑ + H2O.
В последующий период меньшая часть аммонийного азота используется корневой системой плодового дерева. Остальная его часть во влажной почве через ряд последовательных стадий и фаз подвергается нитрификации:
(N-3H4)2CО3 → N-1H2OH → HN+1O → HN+3O2 → HN+5O3.
Конечным продуктом нитрификации является азотная кислота и нитраты. Первая фаза нитрификации - окисление иона аммония до (N+3O2)- и азотистой кислоты HN+3O2 протекает в анаэробных условиях. В ней принимают участие бактерии родов Nitrosomonas, Nitrosospira, Nitrosococcus и Nitrosolobus. А во второй фазе нитрификации при доступе воздуха нитрит-ион N+3O2- представителями родов Nitrobakter и Nitrococcus окисляется до нитрат-иона (N+5O3-).
Как известно, нитратный азот легко мигрирует с поливной водой и осадками по профилю почвы и используется корневой системой из более глубоких слоев.
Пригодным азотным удобрением для внесения методом фертигации является аммонийная селитра. По агрономической эффективности она сопоставима с карбамидом. Кроме того, водный раствор аммонийной селитры имеет кислую реакцию и может использоваться после применения карбамида для профилактической очистки внутренних поверхностей компонентов капельной системы.
При фертигации необходимо правильно применять технологию полива. В почву следует подавать определенное количество воды и строго определенное количество удобрений. Избыточное количество воды, то есть больше, чем может своевременно поглотить корневая система, приводит к вымыванию азота из корнеобитаемого слоя почвы, а также к потере удобрений и загрязнению грунтовых вод.
Применение фосфорных, калийных и органических удобрений. Почвы Крыма характеризуются низким естественным содержанием фосфора. Валовые запасы этого элемента в пахотном слое составляют 0,07-0,15%. Без внесения фосфорных удобрений содержание усвояемых фосфатов устанавливается на уровне 0,6-1 мг Р2О5/100 г почвы с тенденцией его снижения во времени, что соответствует очень низкой обеспеченности растений фосфором. Нашими исследованиями установлено, что максимальная продуктивность культур формируется при содержании доступных фосфатов в почве не менее 2,5-3,0 мг Р2О5/100 г, определяемых по методу Б.П. Мачигина. Учитывая отсутствие естественных источников поступления фосфора в почву, достаточный уровень подвижных его форм может поддерживаться лишь внесением в почву органических и (или) минеральных фосфорсодержащих удобрений.
Обеспеченность почв Крыма соединениями калия в сравнении с фосфором значительно выше. Общий запас калия в пахотном слое почв разных почвенно-климатических зон Крыма колеблется от 0,7% до 2,0-3,0%. Это, как минимум, в 10 раз более высокий уровень содержания калия в почве в сравнении с содержанием фосфора. Равновесные содержания обменного калия также оказываются многократно более высокими (10-50 мг К2О/100 г почвы) даже без внесения калийных удобрений. Такое его содержание в почве соответствует высокой обеспеченности растений калием. В связи с этим, подходы, как к необходимости применения, так и величины норм внесения фосфорных и калийных удобрений, должны существенно различаться.
Применительно к многолетним плодовым культурам наиболее рациональным является следующий способ их обеспечения фосфором. При выборе участ