Влияние марганцевых удобрений на продуктивность винограда на песчаных почвах Чеченской республики

В результате исследований получены новые сведения о влиянии марганца на продуктивность насаждений винограда на песчаных почвах Чеченской республики. Подкормка марганцем в количестве 4 кг действующего вещества на 1 га на фоне азота 90 кг, фосфора 90 кг и калия 90 кг/га при внесении его в фазу сокодвижения винограда ускоряет рост урожайности, содержания сахара в ягодах при существенном снижении кислотности сока по сравнению с другими вариантами.

Введение

Виноград является не только самым красивым, но и наиболее питательным, вкусным и лечебным продуктом. Виноградарство нельзя вести без учета экологического потенциала региона, почвенно-климатических условий, уровня производительных сил и производственных взаимоотношений, технологических достижений, требований охраны природы, экономического эффекта. В последнее время виноградники закладывают на песках как за рубежом, так и в нашей стране, и многие вопросы минерального питания приходится разрабатывать для каждого региона. Потребовалось изучение агрохимических свойств различных типов песчаных почв, содержания в них макро- и микроэлементов и их влияния на урожай винограда. Растения винограда испытывают потребность в марганце в течение всего вегетационного периода. Он поступает в них в виде ионов Мп2+, и, по нашим данным, его среднее содержание в побегах винограда на песчаных почвах составляет 9-11 мг/кг сухого вещества. Марганец находится в разной степени окисления (Мп²⁺, Мп³⁺, Мп⁴⁺).

Его роль в обмене веществ у растений сходна с функциями магния и железа. Он активирует многочисленные ферменты, особенно при фосфорилировании. Благодаря способности переносить электроны путем изменения валентности он участвует в различных окислительно-восстановительных реакциях в составе окислительно-восстановительных ферментов, задействованных в процессах дыхания, фотосинтеза, углеводного и азотного обмена растений. Марганец участвует в фотосинтезе и синтезе витамина С, в фотолизе воды, необходим для поддержания структуры хлоропластов, активирует ферменты, задействованные в окислении одного из фитогормонов — индолилуксусной кислоты (ИУК). Это имеет важное значение для гормональной регуляции роста [7].

В среднем вынос марганца с урожаем составляет 1200-1500 г/га. Поскольку он активизирует ферменты в растении, его недостаток сказывается на многих процессах обмена веществ, в частности, на синтезе углеводов и протеинов.

Признаки недостатка марганца у растений чаще всего наблюдаются на карбонатных, на сильноизвесткованных, а также на некоторых торфянистых и песчаных почвах при pH выше 6,5. Марганцевая недостаточность у растений обостряется при низкой температуре и высокой влажности [6]. Недостаток марганца становится заметным сначала на молодых листьях по более светлому оттенку зеленой окраски или обесцвечиванию (хлорозу). Кроме того, очень скоро появляются бурые некротические пятна. Листья отмирают также быстрее, чем при недостатке железа [3, 4]. Известным признаком недостатка марганца является бурая пятнистость, особенно у требовательных к марганцу европейско-амурских гибридов винограда [5, 6]. Результаты патентных поисков и обобщений литературных данных показывают, что исследования влияния уровня обеспеченности растений марганцем на урожайность и качество винограда на песчаных почвах не проводилось. Такие исследования имеют не только большое практическое, но и теоретическое значение.

Цель исследования — изучить содержание марганца в почвах Терских песков и выявить физиологическую реакцию сорта винограда Платовский на марганцевые удобрения. Определить влияние сроков корневой подкормки и доз на продуктивность виноградников.

Методика и материалы исследования

Исследования проводились на плодоносящих виноградниках — Терско-Кумских песках винхоза «Бурунный» Щелковского района Чеченской республики. Агробиологические учеты — число глазков, побегов, соцветий на кустах, учет урожая ягод с куста, с 1 га и средней массы грозди проводились по методике, опубликованной в «Агротехнических исследованиях по созданию интенсивных виноградных насаждений на промышленной основе» [4].

Почвенные и растительные образцы отбирались одновременно для определения содержания азота, фосфора, калия, кальция, магния, и микроэлементов бора, кобальта, марганца, молибдена, цинка на атомно-абсорбционном спектрофотометре «Квант-АФА ГКНЖ.01.00. ООО» по методике «Атомно-абсорбционный метод определения токсичных элементов» ГОСТ-30178-96. Р. Отбор почвы — ГОСТ- 28168-89; общие требования к проведению анализов — ГОСТ-29269-91; нитратный азот в почве — ГОСТ-26951-86; обменный аммоний в почве — ГОСТ-26489-85; подвижные формы фосфора и обменного калия в почве по методу Мачигина — ГОСТ 26205-91.

Рост и развитие активных корней определялись по методике В.А. Колесникова (1960).

Фенологические наблюдения, изучение степени вызревания побегов, зимостойкость и продуктивность растений выполняли по методике М.А. Лазаревского (1963).

Сахаристость ягод определялась по ГОСТу-27198-87, титруемая кислотность по ГОСТу Р51621-2000(78) [1,2].

Статистическая достоверность результатов — по методике Б.А. Доспехова (1971).

Опыт на влияние различных доз и сроков внесения марганцевых удобрений на рост, развитие и продуктивность насаждений поставлен по следующей схеме:

1. Вариант: Контроль (без микроудобрений N₉₀P₉₀K₉₀ Фон).
2. Вариант: Фон + Марганец (2 кг/га).
3. Вариант Фон + Марганец (4 кг/га).
4. Вариант: Фон + Марганец (6 кг/га).
5. Вариант: Фон + Марганец (8 кг/га).

Удобрения — марганец сернокислый, аммиачная селитра, суперфосфат, калийная соль вносились в почву только в одну из фаз — сокодвижения, цветения или роста и начала созревания ягод гидробуром на расстоянии 80 см от куста, на глубину 30 см ежегодно. В каждом варианте им выпол-нялось 16 скважин. Виноградные насаждения сорта Платовский посадки 1998 г. заложены по схеме 3 х 1,0 м. Варианты опыта закладывались в 4-кратной повторности, в каждой — по 4 растения. Формировка длиннорукавная, виноградники неукрывные.

Результаты исследований

Изучаемые супесчаные почвы содержат незначительное количество гумуса. В слое почвы 0-20 см его количество 0,67 %, на глубинах 20-40 см — 0,66 % и 60-150 см — 0,95 %. рH колеблется от 8,5 до 8,8. Содержание фосфора в горизонте 0-20 см составляет 14.3 мг/кг, на глубине 20-40 см — 10 мг/кг, 60- 150 см — 13 мг кг сухого вещества. Количество калия по горизонтам от 121 до 143 мг/кг. Общая карбонатность равна 2,1-2,3 %. Азот в супесчаной почве отмечается только в валовом анализе и в очень небольшом количестве 0,020-0,040%. Среднее содержание валового марганца в почвах, занятых виноградом на опытном участке, составляет от 8,5 до 24.3 мг/кг (рис.). Содержание водорастворимого марганца в изученных почвах в среднем составляет 5,70 мг/кг, или около 1,2 % от его валового количества.

Рис. Валовое содержание марганца на разной глубине песчаной почвы (Чеченский опорный пункт ГНУ ВНИИВиВ им. Я.И. Потапенко, 2012 г.)

На долю прочносвязанных соединений приходится основная часть общего содержания марганца в почвах — свыше 90 %. К ним относится марганец в составе первичных минералов и вторичных силикатной (глинистые минералы) и несиликатной (оксиды, гидроксиды марганца, соли) природы. Марганец, прочно связанный в составе органических остатков и продуктов их трансформации (в том числе гумусовых веществ), оказывает меньшее влияние на уровень общего содержания этого элемента в почве из-за относительно невысокой доли и значительно меньшей устойчивости по сравнению с минеральными носителями марганца.

Следует отметить, что метеорологические условия в годы исследования были разнообразными, что позволило изучить их влияние на виноградные растения. Среднемесячные температуры воздуха весенне-летних месяцев 2011 г. оказались выше средних многолетних значений (от 1,0 °С в апреле до 4,2 °С в июле). Лето было жаркое, максимальная температура воздуха зафиксирована 28 июля на уровне +39,6 °С. Максимальная температура поверхности почвы в этот день составила +50 °С. В летние месяцы температура воздуха была выше многолетних показателей (на 1,8, 4,2 и 1,6 °С соответственно). Сумма активных температур воздуха в этот период превысила многолетние данные на 237,7 °С. Зима в 2011-2012 гг. была малоснежная, с частыми оттепелями.

Таблица 1

Содержание элементов питания на различной глубине песчаной почвы (госхоз Бурунный Шелковского района Чеченской республики 2012 г.)

Снежный покров невысок и довольно неустойчив. В северной части республики (Шелковской район) отмечалась повышенная ветровая активность. За год исследований в 2011 г. были отмечены 30 дней с сильными ветрами, максимальная скорость которых достигала 15 м/с. Годовое количество осадков составило 341,4 мм. Наиболее холодными оказались январь в 2012 г., когда температура воздуха кратковременно снижалась до -35,7 °С, и февраль с температурой до -34,8 °С. Переход через среднедекадную температуру +10 °С был в первой декаде апреля. Многочисленные срезы на древесине виноградных кустов показали наличие повреждения морозами головок кустов, рукавов и лоз. Температура на глубине почвы 30 см в госхозе «Бурунный» кратковременно опускалась до -10-14 °С. В результате на этой глубине корневая система гибридов с амурским виноградом была повреждена. Живые корни сохранились, начиная с глубины 35 см. Как показали наши исследования, марганцевое удобрение оказало положительное влияние на рост растений. Так, в 2011 г. при внесении удобрений в фазу сокодвижения средняя длина побегов на контроле без удобрения составила 154,6 см, в варианте с внесением марганца в фазу сокодвижения в дозе 4 кг/га — 180 см. Значительно уменьшается прирост при внесении марганца в фазу цветения (164,4 см), еще меньше он в фазу роста и начала вызревания ягод (149,4 см). Максимальной величины этот показатель достигал в варианте с внесением в почву удобрения в дозе 4 кг Мn на га. При использовании более низких и более высоких доз марганца сернокислого эффективность его понижалась.

Критерием продуктивности фотосинтеза является интенсивность накопления сухой биомассы надземными органами растений. Его уровень определяется синтезом органических веществ и расходованием их на процесс дыхания. Полученные нами данные показывают, что по мере повышения дозы марганца сернокислого до определенного предела (4 кг/га) в фазу сокодвижения диаметр побегов составил 6,0 мм, в фазу цветения 5,7 мм, в фазу роста и начала вызревания ягод 5,2 мм.

Наши исследования характера развития листовой поверхности сорта винограда Платовский показали, что в зависимости от дозы и сроков внесения марганцевых удобрений изменяется количество листьев на кусте, площадь листовой пластинки, а также общая площадь листьев на одном кусте и на площади 1 га. В 2011 г. были благоприятные условия для перезимовки винограда и в период вегетации. При определении средней массы ягод установлено, что марганец стимулирует рост ягод, заметно увеличивая их массу.

Таблица 2

Влияние сроков внесения и доз марганцевого удобрения на рост, развитие и продуктивность растений винограда сорта Платовский (Чеченский опорный пункт ГНУ ВНИИВиВ им. Я.И. Потапенко, 2011 г.)

Сравнивая вариант, фон N₉₀P₉₀K₉₀, где вносились только макроудобрения и урожайность сорта Платовский составила 69,9 ц/га, с вариантом фон N₉₀P₉₀K₉₀+маргансц 2 кг действующего вещества, можно отметить, что урожайность здесь выше 71,6 ц/га, а прибавка составила 1,7 ц/га. При НСР05=1,553 различия по вариантам опыта по урожайности существенные. На 2 г/дм³ повысилась и сахаристость ягод.

Самые высокие показатели в развитии и урожайности растений получены при внесении 4 кг/га марганца в фазу сокодвижения, где урожайность составила 74,6 ц/га, или выше на 3 ц/га по сравнению с дозой марганца 2 кг/ га. При НСР05 = 1,553 различия по вариантам опыта по урожайности существенные.

Как видно из табл. 3, более интенсивное восстановление корневой системы сорта Платовский после суровой зимы 2012 г. при внесении марганца в фазу сокодвижения происходило при дозе 4 кг/га. Количество скелетных корней в варианте III больше на 40 шт., чем во II-ом варианте при внесении марганца в дозе 2 кг/га. Как уже отмечалось выше, формирование и рост корневой системы взаимосвязаны с жизнедеятельностью надземных органов растений.

Таблица

Влияние марганцевого удобрения на развитие корневой системы сорта Платовский в фазу сокодвижения, ГНУ ВНИИВиВ им. Я.И. Потапенко, 2011 г.

Чем активнее развивается корневая система и, чем выше ее поглотительная способность, тем интенсивнее происходит рост надземных органов растений, накопление биомассы и формирование листовой поверхности.

Как показали наши исследования, марганцевое удобрение оказало положительное влияние на рост растений и в 2012 г. (табл. 4).

Таблица 4

Влияние доз и сроков внесения марганцевого удобрения на рост, развитие и продуктивность винограда сорта Платовский (Чеченский опорный пункт ГНУ ВНИИВиВ им. Я.И. Потапенко, 2012 г.)

Так, при внесении в фазу сокодвижения средняя длина побегов на контроле без удобрения составила 133,8 см, на варианте с внесением 4 кг/га марганца в эту фазу — 167,9 см, в период цветения — 150 см, роста и начала вызревания ягод — 145,9 см. Наиболее активно росли растения при внесении удобрения в фазу сокодвижения. Максимальным этот показатель был в варианте с внесением в почву 4 кг Мn на га, при использовании более низкой и более высокой доз микроудобрения эффективность его снижалась. Полученные нами данные показывают, что по мере вырастания дозы марганца сернокислого до определенного предела (4 кг/га) в фазу сокодвижения диаметр был 5,8 мм, в период цветения — 5,7 мм, роста и начала вызревания ягод — 5,5 мм. При большем количестве внесенного в почву удобрения (6 кг/га и 8 кг/га) прирост побегов и их диаметр не увеличиваются. Аналогичный эффект проявляется в случае применения Мn в дозе 2 кг/га. Исходя из этих данных, можно заключить, что для активизации продукционного процесса винограда достаточно внесения марганцевого удобрения в дозе 4 кг/га (табл. 4).

На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

1. Содержание марганца по почвенному профилю опытного участка сильно варьирует и составляет от 8 до 24,3 мг, или в 15 раз меньше, чем в аллювиальных почвах Чеченской республики.
2. Подкормка марганцем является эффективным агротехническим приемом, повышающим рост, развитие, морозостойкость и продуктивность растений винограда.
3. Наибольший эффект от марганцевых удобрений достигается при внесении их в фазу сокодвижения в дозе 4 кг/га на фоне N₉₀P₉₀K₉₀. Для ускорения восстановления виноградников, поврежденных морозами, активизации развития репродуктивных органов необходимо вносить на песчаных почвах 4 кг марганца д.в./га в фазу сокодвижения.

Литература

1. ГОСТ 27198-87. Виноградсвет: Методы определения массовой концентрации сахаров. — М., 1987.
2. ГОСТ Р51621-2000. Алкогольная продукция и сырье для ее производства / Методы определения массовой концентрации титруемых кислот. — М., 2000.
3. Журбицкий З.И. Физиологические и агрохимические основы применения удобрений. — М. Изд-во АН СССР, 1963.
4. Захарова Е.И., Машинская Л.П. Агротехнические исследования по созданию интенсивных виноградных насаждений на промышленной основе. — Новочеркасск: Изд-во Ворошиловград- ская правда, 1978. — 173 с.
5. Малых Г.П., Магомедов А.С. Виноградарство чеченской Республики: монография. — Новочеркасск: Изд-во ВНИИВиВ, 2011.-351 с.
6. Малых Г.П., Магомадов А.С. Современные технологии создания маточников размножения и посадки винограда: монография. — Новочеркасск: Изд-во ВНИИВиВ, 2012. — 149 с.
7. Шеуджен А.Х., Алешин Н.Е. Микроудобрения в растениеводстве / Под ред. Е.Н. Алешина. — Майкоп: «Адыгея», 1994.
8. Beyers Е. Diagnostic leaf analysis for deciduous fruit // South Africa Journal of Agricultural Science, 1962.-№5(2).-P. 315-329.
9. Levy J.E, Chaler G. Identification et etuda par lanalyse foliaire de quelques carences alimentaires dans le Midi de la France. 3 Colloque Europeen et Mediterraneen. -Montpellie