Our journals
Submit manuscript Sign in / Sign up
Advanced search
Article sections

INFLUENCE OF NITROGEN FERTILIZERS ON EUROPEAN SPRUCE BIOMASS ACCUMULATION IN FOREST NURSERY OF REPUBLIC OF TATARSTAN

Research article
Mukhametshina A.R.
Sabirov A.M.
Khujiakhmetov R.Kh.
DOI:
https://doi.org/10.23670/IRJ.2018.69.021
Issue: № 3 (69), 2018
Published:
2018/03/19
PDF

Мухаметшина А.Р.1, Сабиров А.М.2, Хузиахметов Р.Х.3

1ORCID: 0000-0002-1659-6123, Кандидат сельскохозяйственных наук,

Казанский государственный аграрный университет в г. Казани,

2ORCID: 0000-0001-8464-9322, Доктор сельскохозяйственных наук,

Открытое Акционерное общество Трастовая компания «Татмелиорация» в г. Казани,

3ORCID: 0000-0002-1931-1728, Кандидат химических наук,

Казанский национальный исследовательский технологический университет в г. Казани

ВЛИЯНИЕ АЗОТНЫХ УДОБРЕНИЙ НА НАКОПЛЕНИЕ БИОМАССЫ ЕЛИ ЕВРОПЕЙСКОЙ В ЛЕСНОМ ПИТОМНИКЕ РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН

Аннотация

В статье приведены результаты изучения влияния минеральных удобрений при выращивании ели европейской в лесном питомнике. Задачи исследований: анализ потребности сеянцев в улучшении условий азотного питания, наблюдение за погодными условиями и т.д. Получен положительный результат в ходе внесения азотных удобрений на накопление сухого вещества сеянцами. Внесение карбамидоформальдегидных удобрений увеличило значения контрольного варианта на 28,9 % и 44,9 %. В этих же вариантах отмечено близкое к оптимальному соотношение массы надземной части к подземной 100шт. растений соответственно 1:2,3 и 1:2,4.

Ключевые слова: азотное питание, удобрения, лесной питомник, сеянцы хвойных пород.

Mukhametshina A.R.1, Sabirov A.M.2, Khujiakhmetov R.Kh.3

1ORCID: 0000-0002-1659-6123, PhD in Agriculture,

Kazan State Agrarian University in Kazan,

2ORCID: 0000-0001-8464-9322, PhD in Agriculture,

OJSC Trust company "Tatmelioratsiya" in Kazan,

3ORCID: 0000-0002-1931-1728, PhD in Chemistry,

Kazan National Research Technological University in Kazan

INFLUENCE OF NITROGEN FERTILIZERS ON EUROPEAN SPRUCE BIOMASS ACCUMULATION IN FOREST NURSERY OF REPUBLIC OF TATARSTAN

Abstract

The article presents the results of studying the effect of mineral fertilizers on European spruce growing in a forest nursery. Research tasks: analysis of seedlings' need for improved nitrogen nutrition conditions, monitoring of weather conditions, etc. A positive impact to the accumulation of dry matter by seedlings was detected during the application of nitrogen fertilizers. The introduction of urea-formaldehyde fertilizers increased the values of the control variant by 28.9% and 44.9%. In the same variants, the ratio of the mass of the aboveground part to the underground one was close to the optimum in 100 plants – 1:2.3 and 1:2.4 respectively.

Keywords: nitrogen nutrition, fertilizers, forest nursery, coniferous seedlings.

Основной запас азота находится в атмосфере, которая на 78% состоит из молекулярного азота. Земная кора содержит всего только 0,03 %, а в морской воде его концентрация составляет лишь несколько частей на 11 млн. В верхнем слое почвы азота значительно больше. Почвенный азот содержится преимущественно в гумусе, 98 % азота почвы связано в органических веществах и только 2 % находится в минеральной форме. Азот, участвующий в обменных процессах с биосферой, распределен на Земле следующим образом: 99,4 % его содержится в атмосфере, 0,5 % в гидросфере, 0,05 % в почве и 0,0005 % в биомассе.

Несмотря на огромный запас азота в атмосфере, круговорот азота происходит между растениями и почвой. Атмосферный азот могут использовать лишь растения азотофиксаторы. Они превращают молекулярный азот в усвояемую растениями форму в большом количестве [1, С.144].

Вместе с атмосферными осадками в почву вносится аммиак, нитраты и окислы азота, которые попадают в атмосферу благодаря грозовым разрядам, фотоокислению, эрозии, образованию аэрозолей, вулканизму и прежде всего с индустриальными дымами, выхлопными газами и т.п. В промышленных районах такого рода поступления могут за год составить до 50 кг азота на 1 га; однако и в других местах они достигают 10-20 кг азота на 1 га; это соответствует пополнению минерального азота при микробном разложении гумуса в бедных почвах. Больше всего азота поступает в наземные и водные экосистемы с удобрениями: на обрабатываемых площадях таким путем вносится в почву в среднем 100 кг азота на 1 га в год. Потеря азота вследствие вымывания под густой растительностью и из почв с достаточным содержанием гумуса очень мала, так как реминерализованный азот тотчас же снова потребляется почвенными организмами и высшими растениями. Однако из пахотных почв азот вымывается и сразу поступает в водоемы.

Еще больший интерес представляет внесение удобрений в лесные це-нозы с целью повышения их биологической продуктивности. Азотные удобрения вносятся в разнообразные объекты лесного хозяйства. Ежегодно используется азотные удобрения в лесных питомниках в целях повышения выхода стандартного посадочного материала; на объектах постоянной лесосеменной базы в целях повышения урожайности семян различных культур; на лесокультурных площадях для увеличения приживаемости лесных культур и т.д. Во всех объектах применение азотных удобрений дает положительный эффект. В результате внесения удобрений также повышается средоохранная роль насаждений. Например, в результате фотосинтеза с каждого гектара леса, где внесено удобрение поступает 1100-1400 кг кислорода [3, С.17].

В современных условиях, внесенные удобрения повышают устойчи-вость насаждений и почвы к вредным загрязняющим веществам, которые содержатся в атмосфере. В результате внесения азотных удобрений в качестве основного удобрения во время посева и неоднократного внесения подкормкой в течении вегетационного периода может привести к следующим результатам: значительное увеличение выхода сеянцев с 1 га поля в посевном отделении питомника; уменьшению сроков выращивания сеянцев, а также повышению сопротивляемости сеянцев к болезням и т. д.  [2, С.17].

Для изучения влияния минеральных удобрений на накопление сухого вещества в 2008-2011 гг. были проведены исследования в базисном лесном питомнике Матюшинского участкового лесничества ГКУ «Пригородное лесничество» Министерства лесного хозяйства Республики Татарстан. В соответствии с методическими рекомендациями Б.А. Доспехова размещение вариантов в опытах - систематическое. Схема опыта (5 вариантов): контроль (без удобрений), карбамид, аммиачная селитра, КФУ-0,2 (карбамидоформальдегидное удобрение),  КФУ-0,3. Доза внесения азотных удобрений - 60 кг/га действующего вещества. Были использованы 2 вида КФУ с различной скоростью растворения [7, C. 231]. Согласно программе исследований повторность вариантов в опыте была трехкратная, где площадь одной делянки составляла 10 м2 (1,5х6,7м). Перед предпосевной культивацией на делянки согласно вариантам, закрепленным деревянными колышками, удобрения вносились вручную [9,С.6]. Анализы содержания основных элементов питания в хвое сеянцев и в самих растениях в целом сделаны в лаборатории ГНУ «ТатНИИСХ»: массовая доля содержания азота по ГОСТу 13496.4-93, влаги по ГОСТ Р 5238-2007, фосфора ГОСТ 26657-97 и калия по ГОСТ 30504-97.

21-03-2018 11-13-10

Рис. 1 – Двухлетние сеянцы ели европейской

 

Для определения влияния внесенных азотных удобрений в конце вегетационного периода были собраны с каждого варианта опыта по 100 шт. сеянцев ели европейской, в трехкратной повторности (Доспехов.Б.А.). Обработка данных проводили в лабораторных условиях. Полученные значения: масса надземной и масса подземной части растений обработаны дисперсионным анализом НСР05=3,2 и НСР05=4,77 соответственно.

По годам исследований наблюдается устойчивая тенденция повышения показателей накопления сухого вещества сеянцами с внесением азотных удобрений [6, С. 127]. Как видно из диаграммы 1 [8, С. 112] наибольшие значения обеспечил вариант с внесением КФУ-0,3, где масса сухого вещества 100 шт. растений составил - 229,0 г (+71,0 г к контролю).

21-03-2018 11-22-23

Рис. 2 – Накопление сухого вещества сеянцами ели европейской (2-х летние)

Однако по данным Родина А.Р. [4, С. 56], Романова Е.М. , Кречетовой  Е.В., Карасевой М.А. установлено, что при большой надземной и малой подземной части наблюдается низкая приживаемость, в основном из-за избыточного азотного питания [5, С. 76]. Так оптимальные значения надземной части растений к подземной получены в трех вариантах: карбамид и КФУ-0,2- 1:2,3; КФУ-0,3 – 1:2,4. В остальных двух вариантах «контроль» и «аммиачная селитра» соотношение надземной части к подземной части составило 1:1,9.

Для установления влияния, внесенных азотных удобрений в 2011 г. были взяты пробы хвои у двухлетней ели европейской с некоторых вариантов опыта. Так  как наиболее чувствительным индикатором обеспеченности древесных растений элементами минерального питания является химический состав хвои (листьев). К системе показателей, тесно коррелирующих с ростом древесных пород, относятся общее содержание в хвое N, Р, К, их соотношение (N:Р:К), а также накопление этих элементов в массе хвои. По данным Лархера  В.  установлено, что в листьях деревьев и кустарников содержится больше азота, чем калия [1, С. 45].

Согласно результатам опыта наибольшее содержание массовой доли азота получено в варианте с внесением КФУ-0,2 - 1,54 %, что соответствует среднему уровню обеспеченности [3, С. 17]. В остальных двух вариантах опыта – карбамид, аммиачная селитра массовая доля азота на уровне контрольного варианта (табл.1). Данные показатели свидетельствуют о том, что медленнорастворимые азотные удобрения, в частности  КФУ-0,2, усваиваются растениями в течение всей вегетации, нанося наименьший вред окружающей среде. Применяемые медленнорастворимые азотные удобрения КФУ-0,2 и КФУ-0,3 синтезированы в лаборатории Казанского национального иссле-довательского технологического университета [10, C.114], под руководством к.х.н. Хузиахметова Р.Х.

 

Таблица 1 – Результаты химического анализа хвои сеянцев ели европейской по вариантам опыта 2011 г

№ п/п Порода, вариант опыта Массовая доля азота, % Массовая доля P2 O5, % Массовая доля К2 О, %
1 контроль (без удобрен.) 1,35 0,44 0,53
2 карбамид 1,26 0,09 0,40
3 аммиачная селитра 1,32 0,07 0,40
4 КФУ -0,2 1,54 0,21 0,55
 

По данным таблицы № 1 видно, что внесение только азотных удобрений, в частности карбамида и аммиачной селитры сократило поступление в сеянцы  необходимых для роста и развития фосфора 0,09 и 0,07 %, тогда как в контрольном варианте опыта это значение составляет  0,44 %.  А в варианте с внесением медленнорастворимого удобрения показатели фосфора выше и составляет 0,21 %.  Содержание калия в хвое двухлетних сеянцев ели практически стало на одном уровне с контролем.

Как видно из таблицы внесение промышленновыпускаемых аммиачной селитры и мочевины под посевы ели с дозой 60кг/га во втором году жизни угнетает молодые их сеянцы, уменьшают не только само азотное питание, но и фосфорное и калийное питания. В то же время внесение медленнорастворимого КФУ-0,2 с той же дозой внесения в целом оказывает благоприятное влияние на минеральное питание сеянцев.

Обобщая полученные данные можно сделать следующие выводы:

- внесение азотных удобрений улучшает фон питания сеянцев;

- медленнорастворимые азотные удобрения, усваиваются растениями в течение всей вегетации, нанося наименьший вред окружающей среде;

- при ведении хозяйства в питомниках необходимо применять удобрения, которые содержат не только азот, но и фосфор и калий;

- необходимо продолжить исследования по оптимизации минерального питания не только в условиях питомника, но и в лесных культурах, для выявления приживаемости сеянцев, выращенных на удобренных фонах.

Список литературы / References

  1. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта, изд.4-е перераб. и доп. / Доспехов Б.А.–– М.: Колос, 1979 –С. 416.
  2. Лархер В. Экология растений / В. Лархер. – издательство «МИР», Москва, 1978. – С. 144-148 .
  3. Наставление по системам применения удобрений в лесном хозяйстве на европейской территории СССР. Государственный комитет СССР по лесу, 1991. – С. 17-18.
  4. Родин А.Р. Оптимальное соотношение надземной биомассы посадочного материала и корневых систем хвойных пород / Родин А.Р., В.В. Грибков, А.В. Никитина // Лесохоз. информ.: реф. вып. ЦБНТИ лесхоз, 1974. - №15. – С. 13-14.
  5. Романов Е.М. Выращивание сеянцев древесных растений: био-экологические и агротехнологические аспекты: Научное издание / Е.М. Романов. – Йошкар–Ола: МарГТУ, 2000. – С. 500.
  6. Сабиров А.М. Влияние различных азотных удобрений на биометрические показатели сеянцев сосны обыкновенной в Предкамье Республики Татарстан / А.М. Сабиров, А.Р. Сафина, Р.Х. Хузиахметов // Научно-производственный журнал «Аграрная Россия». - М.: Изд-во Фолиум, 2009. - С. 127-128.
  7. Сабиров А.М. Влияние азотных удобрений на биометрические показатели сеянцев хвойных пород в Предкамье Республики Татарстан / А.М. Сабиров, А.Р. Сафина, Р.Х. Хузиахметов // Инновационное развитие агропромышленного комплекса: материалы Всероссийской научно-практической конференции. Агрономия, животноводство, технический сервис в АПК, механизация сельского хозяйства, лесное хозяйство и экология – Т.76, ч. 2.– Казань: Изд-во Казанского ГАУ, 2009. - С. 230-233.
  8. Сафина А.Р. Эффективность предпосевной обработки семян и внесения азотных удобрений при выращивании сеянцев ели европейской и сосны обыкновенной в условиях Предкамья Республики Татарстан: дис…канд. сельс. наук: 29.09.12: защищена 10.04.12: утв. 25.03.13 / Сафина Айгуль Рамилевна. – Казань: Казанский ГАУ., 2012 – С. 159.
  9. Сафина А.Р. Эффективность предпосевной обработки семян и внесения азотных удобрений при выращивании сеянцев ели европейской и сосны обыкновенной в условиях Предкамья Республики Татарстан: автореферат дисс. на соискание канд. сельс. наук: 06.01.04- агрохимия; 06.03.01 лесные культуры, селекция, семеноводство / Сафина Айгуль Рамилевна. – Казань: Казанский ГАУ., 2012 - С. 19.
  10. Хузиахметов Р.Х., Сабиров А.М., Сафина А.Р., Бариев И.Ф. Технология пролонгированного азотного удобрения и оценка его влияния на биометрические показатели сеянцев хвойных пород / А.М. Сабиров, А.Р. Сафина,  Р.Х. Хузиахметов, Бариев И.Ф.// Вестник Казанского технологического университета. Т. 14. № 17; М-во образования и науки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. – Казань: КНИТУ, 2011. – С. 113-116.

Список литературы на английском языке / References in English

  1. DospehovA. Metodika polevogo opyta, ed. 4th revised and enlarged [Methodology of field experience] / B.A. Dospehov –– M.: Kolos, 1979 – P. 416. [in Russian]
  2. Larher V. Jekologija rastenij [Ecology of plants] / V.Larher. – «MIR» prrrublishing house, Moscow, 1978. – P. 144-148. [in Russian]
  3. Nastavlenie po sistemam primenenija udobrenij v lesnom hozjajstve na evropejskoj territorii Gosudarstvennyj komitet SSSR po lesu [Manual on the application of fertilizers in forestry in the European territory of the USSR. State Committee of the USSR on Forests], 1991. – P. 17-18. [in Russian]
  4. Rodin A.R. Optimal'noe sootnoshenie nadzemnoj biomassy posadochnogo materiala i kornevyh sistem hvojnyh porod [Optimum ratio of aboveground biomass of planting material and root systems of coniferous species] / A.R. Rodin, V.V. Gribkov, A.V. Nikitina // Leskhoz inform: the abstracts made by CBNTIleskhoz, 1974. – No.15. – P. 13-14. [in Russian]
  5. Romanov E.M. Vyrashhivanie sejancev drevesnyh rastenij: biojekologicheskie i agrotehnologicheskie aspekty: Nauchnoe izdanie [Cultivation of seedlings of woody plants: bioecological and agrotechnological aspects: Scientific publication] /E.M. Romanov. – Joshkar–Ola: MarGTU, 2000. – P. 500. [in Russian]
  6. Sabirov A.M., Safina A.R., Huziahmetov R.H.Vlijanie razlichnyh azotnyh udobrenij na biometricheskie pokazateli sejancev sosny obyknovennoj v Predkam'e Respubliki Tatarstan [Influence of various nitrogen fertilizers on biometric indicators of Scots pine seedlings in the Precamel of the Republic of Tatarstan] / A.M. Sabirov, A.R. Safina, R.H. Huziahmetov// Scientific and production magazine "Agrarian Russia". - M.: Folium, 2009. – P .127-128. [in Russian]
  7. Sabirov A.M. Vlijanie azotnyh udobrenij na biometricheskie pokazateli sejancev hvojnyh porod v Predkam'e Respubliki Tatarstan [Influence of nitrogen fertilizers on biometric indicators of seedlings of coniferous species in the Precamel of the Republic of Tatarstan] / A.M. Sabirov, A.R. Safina, R.H. Huziahmetov // Innovative development of the agro-industrial complex: materials of the All-Russian Scientific and Practical Conference. Agronomy, livestock, technical service in the agro-industrial complex, mechanization of agriculture, forestry and ecology. V.76, part – Kazan': Izd-vo Kazanskogo GAU, 2009. – P. 230-233. [in Russian]
  8. Safina A.R. Jeffektivnost' predposevnoj obrabotki semjan i vnesenija azotnyh udobrenij pri vyrashhivanii sejancev eli evropejskoj i sosny obyknovennoj v uslovijah Predkam'ja Respubliki Tatarstan [Efficiency of presowing seed treatment and application of nitrogen fertilizers for growing seedlings of European spruce and common pine in the conditions of the Precambrian Republic of Tatarstan]: thesis…PhD in Agriculture: 29.09.12: defended on 10.04.12: approved: 25.03.13/ Safina Ajgul' Ramilevna. – Kazan': Kazanskij GAU., 2012 – P.159. [in Russian]
  9. Safina A.R. Jeffektivnost' predposevnoj obrabotki semjan i vnesenija azotnyh udobrenij pri vyrashhivanii sejancev eli evropejskoj i sosny obyknovennoj v uslovijah Predkam'ja Respubliki Tatarstan [Efficiency of presowing seed treatment and application of nitrogen fertilizers in growing seedlings of European spruce and Scotch pine in the conditions of Precamel of the Republic of Tatarstan]: thesis…PhD in Agriculture: 06.01.04; defended on 03.01 lesnye kul'tury, selekcija, semenovodstvo/ Safina Ajgul' Ramilevna. – Kazan': Kazanskij GAU., 2012 - P.19. [in Russian]
  10. Huziahmetov R.H. Tehnologija prolongirovannogo azotnogo udobrenija i ocenka ego vlijanija na biometricheskie pokazateli sejancev hvojnyh porod [Technology of prolonged nitrogen fertilizer and assessment of its effect on biometric indicators of coniferous seedlings] / A.M. Sabirov, A.R. Safina, R.H. Huziahmetov, Bariev I.F. // Bulletin of the Kazan Technological University. V. 14. N 17; M-vo obrazovanija i nauki Rossii, Kazan. nac. issled. tehnol. un-t. –Kazan': KNITU, 2011. – P. 113-116. [in Russian]