АГРОХИМИЯ И ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВ
УДК 631.445.4:631.811.1+633.853.52(478)
ВЛИЯНИЕ ВИДА АЗОТНЫХ УДОБРЕНИЙ НА ФЕРМЕНТАТИВНУЮ АКТИВНОСТЬ ЧЕРНОЗЕМА КАРБОНАТНОГО И ПРОДУКТИВНОСТЬ СОИ В РИЗОСФЕРНОЙ ЧАСТИ ПОЧВ © 2015 г. Е. Е. Емнова, О. В. Дарабан, Я. В. Бызган, С. И. Тома, В. И. Возиян, М. Д. Якобуца
1Институт генетики, физиологии и защиты растений АНМ, ул. Пэдурий, 20, МД-2002 Кишинев, Республика Молдавия e-mail kateemnova@mail.ru 2Научно-исследовательский Институт полевых культур "Селекция", ул. Каля Ешилор, 28, Бельцы, Республика Молдавия Поступила в редакцию 14.03.2014 г.
Три сорта сои (Glycine max [L.] Merr.) Аура, Магия и Индра выращивали в полевом мелкоделяноч-ном опыте на черноземе карбонатном с внесением перед посевом двух видов азотных удобрений (20 кг N/га): селитры аммиачной (N33) или мочевины (N^, оба совместно с фосфатом калия из расчета 60 кг Р205/га. Измеряли микробную нитрифицирующую способность и ферментативную активность, связанную с циклом азота (уреазную, нитратредуктазную) в ризосферной части почвы (0—20 см) в фазе цветения сои. Установлена более интенсивная биологическая (ферментативная) активность чернозема карбонатного в ризосфере сои при внесении удобрения N33 в сравнении с N^ Уреазная активность в условиях недостатка увлажнения зависела от вида азотного удобрения (N или N^j). В почве под сортом Аура, снижавшим продуктивность при внесении N^ отмечена достоверно меньшая величина уреазной активности по сравнению с вариантом N33. Нитрифицирующая способность чернозема карбонатного была количественно мала, причем при внесении Nм достоверно меньше, чем при использовании N33. Нитратредуктазная активность почвы также была меньше. Каждый из трех сортов сои по-разному реагировал на тактику экзогенной коррекции азотного питания с целью повышения их толерантности к флуктуации содержания почвенной влаги на протяжении вегетационного периода.
Ключевые слова: чернозем карбонатный (Chernozem), соя (Glycine max [L.]), ризосфера, аммиачная селитра, мочевина, уреазная активность, нитратредуктазная активность.
DOI: 10.7868/S0032180X15030041
ВВЕДЕНИЕ
Климатические условия и технологии возделывания сои на черноземных почвах Молдавии обеспечивали на протяжении 2003—2010 гг. среднестатистический урожай семян 1.5 т/га [28]. Недостаток почвенной влаги в критические фазы развития (цветения и формирования стручков) препятствует реализации потенциальной продуктивности (3.0—3.5 т/га) у культивируемых сортов сои [30]. Учитывая дефицит водных ресурсов в Молдавии, среди основных задач по сокращению потерь растениеводческой продукции в климатически неблагоприятные годы рассматривают как создание новых высокопродуктивных сортов сои, толерантных к резким колебаниям почвенной влаги [24, 30], так и оптимизацию питательного режима почвы за счет рационального использования удобрений [3—7, 10, 21—23, 26—27].
В предыдущих сообщениях высказана гипотеза об особой роли мочевины в метаболизме расте-
ний сои [6—7] в период засухи, и возможном использовании внутренних ресурсов уреидов (производных мочевины — образованных в процессе симбиотической фиксации атмосферного азота или в метаболизме нуклеопротеидов), как одного из механизмов обеспечения толерантности растений к дефициту почвенной влаги. Раннее наступление засухи может препятствовать накоплению достаточных запасов уреидов путем азотфикса-ции, поэтому необходимы исследования по оптимизации азотного питания сои за счет экзогенных источников азота.
В условиях катастрофической засухи, имевшей место в Молдавии в 2012 г., в полевом опыте была выявлена различная реакция двух сортов сои (Аура и Индра) на предпосевное внесение в чернозем карбонатный двух видов азотных удобрений: представителя амидных — мочевины и аммонийно-нитратных — аммиачной селитры (аммония азотнокислого ^а). В то время как у сорта Аура наблюдали подавление развития гене-
ративных органов в варианте с Мм, у сорта Индра оба вида удобрений благоприятствовали реализации продуктивности (урожаю семян), с некоторым предпочтением Мм.
Использование мочевины для целей синтеза как почвенными (ризосферными) микроорганизмами, так и растениями может осуществляться благодаря наличию в них активной уреазы (Уре). В фазу цветения растений сои, совпавшей с жестоким дефицитом почвенной влаги (19% полной влагоемкости, ПВ), уреазная активность (УреА) в ризосфере уменьшилась вдвое по сравнению с измеренной весной до посева сои [6]. В фазе образования стручков при увеличении, благодаря выпавшим осадкам, влажности почвы до 33% ПВ УреА ризосферной части почвы увеличилась в 2—3 раза, то есть проявила способность к быстрому восстановлению. При изучении активности Уре в тонких нелигнифицированных корнях сои сортов Аура и Индра примечательным фактом явилась ее резкая реакция на низкий уровень почвенной влажности (19% ПВ) в фазу цветения сои. В этот период активность Уре в боковых тонких корнях, в противоположность ризосферной части почвы, достигала значительных величин. При увеличении влажности почвы до 33% ПВ активность корневой Уре, напротив, уменьшилась. Эти факты свидетельствовали в пользу гипотезы о роли мочевины в адаптивной реакции сои на возникновение недостатка увлажнения почвы. Таким образом, разная реакция сортов сои на форму экзогенного азота требует дальнейших исследований их азотного метаболизма в зависимости от особенностей протекания в почве биохимических процессов цикла азота (аммонификации, нитрификации, денитри-фикации) при внесении азотных удобрений и разных уровнях ее влажности. Положительное влияние ионов молибдена на интенсивность физиологических процессов в растительном организме и его продуктивность, как при оптимальных, так и стрессовых условиях, установлено давно [13—14, 20]. Однако использование микроудобрений при возделывании сои не всегда эффективно [2].
Целью настоящего исследования являлось сравнительное изучение влияния двух видов азотных удобрений (мочевины, аммиачной селитры), включая их сочетание с предпосевной обработкой семян микроудобрением молибдатом аммония, на ферментативную активность ризосфер-ной части чернозема карбонатного под посевами двух сортов сои, связанную с процессами образования и трансформации подвижных форм азота (аммонийной, нитратной), а также на некоторые элементы продуктивности сои.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Исследования выполняли на научно-экспериментальной базе Института генетики, физиологии и защиты растений АН Молдавии (Кишинев, центральная почвенно-климатическая зона). В полевом мелкоделяночном опыте выращивали без орошения два сорта сои (Glycine max [L.] Merr.) на черноземе карбонатном (Chernozem) с содержанием гумуса в пахотном слое 2.87 ± 0.07 (х ± а, число проб почвы n = 8), pH водной вытяжки 7.30 ± 0.03 (n = 8). Согласно схеме трехфакторно-го эксперимента использовали по две градации каждого из трех факторов: вид азотных удобрений (мочевина и аммиачная селитра), сорт сои (Аура и Магия), наличие или отсутствие предпосевной обработки семян микроэлементом молибденом. Статистический комплекс включал 8 вариантов для проверки статистической нулевой гипотезы, а именно, есть ли значимые различия между средними значениями изучаемых параметров по вариантам. Опыт выполнен в четырехкратной по-вторности (8 вариантов х делянки-повторности = = 32 делянки). Размер делянок 5 х 2.5 м. Расстояние между рядами сои равнялось 0.5 м, между делянками — 1 м. Во все делянки вносили до посева фосфорное удобрение в виде соли фосфат калия — 60 кг Р205/га [2, 29]. По делянкам-вариантам вносили азотные удобрения — N^, либо N„ в равной дозе по азоту — 20 кг N/га [2, 19]. Использовали семена двух сортов сои региональной селекции Аура (А) и Магия (М) (Институт полевых культур "Селекция", Бельцы, Молдавия). Растения сорта Индра выращивали с целью уточнения результатов предыдущего вегетационного сезона [6, 7].
В начале вегетационного периода 2013 г. влажность пахотного чернозема карбонатного до посева сои составляла 20.1 ± 0.7%, что соответствовало 47.5 ± 1.6% ПВ. Предельную полевую влаго-емкость не определяли.
Отбор образцов ризосферной части почвы и корней сои (боковые тонкие нелигнифицирован-ные) проводили в период достижения растениями фаз бутонизации — начала цветения и полного цветения — начала образования стручков. Образцы почвы для анализа собирали стряхиванием слоя, прилегающего к корням 36 растений на вариант, просеивали через сито с диаметром отверстий 2 мм, удаляя растительные остатки, и хранили в холодильнике (+4°C) до анализа [16]. Корни сои с каждого варианта (объем выборки n = 36) после отбора отмывали водопроводной водой от почвы, ополаскивали охлажденной дистиллированной водой и оставляли в холодильнике (+4°C, не более суток) [8].
Содержание подвижного аммонийного азота (N—NH4) в почве измеряли классическим методом с реактивом Несслера [1, 11].
Нитратный азот (N—N03) в почве определяли на основе модификации дисульфофенолового метода по Иодко и Шаркову [9]. Для экстракции
ионов N0- к навеске почвы (12.5 г) приливали 25 мл 0.03 н. раствора К^04, встряхивали в течение 3 мин и фильтровали через бумажный складчатый фильтр. В пробирки (25 мл) отбирали по 3 мл фильтрата и выпаривали досуха в сушильном шкафу при 180°С. В партии из 10—15 горячих пробирок добавляли по 0.5 мл дисульфофеноло-вой кислоты и затем каждую пробирку вращали для полного смачивания и растворения сухого остатка. Затем нейтрализовали кислоту добавлением 25 мл 7%-ного раствора №0Н, охлаждали пробирки в течение 15—20 мин, и измеряли интенсивность окраски на спектрофотометре ТС80 (Великобритания) при длине волны 400 нм и величине светового пути 10 мм. Калибровочную кривую строили по серии растворов KN0з. Содержание N—N03 находили по формуле: [(а — Ь)кр х 100/п] х 14/64, где а и Ь - значения оптической плотности опытного и контрольного растворов К^04; к - коэффициент перехода на основе калибровочной кривой; р - разведения (25 мл + почвенная влага/3 мл фильтрата на определение); п - масса навески в г; 14/64 — пересчет от на N-N0^
Нитрифицирующую способность почвы (НитСп) определяли по Кравкову [12]. Навески почвы из расчета 50 г а
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.