Урожайность растений чая сорта Колхида в условиях Черноморского побережья России в зависимости от комплекса абиотических и агрогенных факторов

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОЛОГИЯ, 2009, № 3

Биологические основы чаеводства и садоводства в условиях субтропиков России

УДК 633.72:631.559:631.816

УРОЖАЙНОСТЬ РАСТЕНИЙ ЧАЯ СОРТА КОЛХИДА В УСЛОВИЯХ ЧЕРНОМОРСКОГО ПОБЕРЕЖЬЯ РОССИИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ КОМПЛЕКСА АБИОТИЧЕСКИХ И АГРОГЕННЫХ ФАКТОРОВ

Л.С. МАЛЮКОВА

В течение 20 лет изучали влияние ряда абиотических и агрогенных факторов (метеоусловия, сочетания различных доз и видов удобрений) на урожайность зеленого листа у растений чая сорта Колхида, а также эффективность применения удобрений. Установлено, что азотные удобрения обусловливают формирование стабильной продуктивности как молодой, так и полновозрастной чайной плантации (эффективные дозы — соответственно 90-180 и 200-400 кг д.в./га) на фоне применения фосфорных и калийных удобрений в диапазоне доз соответственно 60-180 и 50-150 кг д.в./га.

Ключевые слова: культура чая, урожайность, минеральные удобрения

Key words: tea culture, yearld, mineral fertilizer

Как известно, урожайность сельскохозяйственных культур, отражающая интенсивность фотосинтетических и биохимических процессов в растении, представляет собой основной интегральный показатель устойчивости и биопродуктивности агроэкосистемы. Он значительно варьирует в зависимости от онтогенетического потенциала растений, а также от изменчивости абиотических (метеоусловия, орографическая неоднородность, мозаичность эдафических компонентов) и биотических факторов, вследствие чего вычленить и количественно описать характер и степень влияния того или иного фактора крайне сложно. В связи с этим представляют интерес многолетние данные по урожайности растений в условиях полевых опытов с применением удобрений, систематизация и интерпретация которых позволяет вычленить периоды (годы) с различными метеорологическими и агроэкологическими условиями и оценить состояние агроэкосистем без организации дополнительных экспериментов по схемам, включающим наложение стрессовых воздействий.

Важная отрасль сельскохозяйственного производства на Черноморском побережье России — чаеводство. Специфика культуры чая (формирование и отчуждение большого объема биомассы в течение листосборного периода — с мая по сентябрь, ацидо- и алюмофильность) обусловливает необходимость применения высоких доз минеральных удобрений, в первую очередь азотных. Различным аспектам применения удобрений (виды, формы, дозы удобрений, сроки и способы внесения) на чайных плантациях в условиях Западной Грузии и Черноморского побережья России посвящено большое число работ. В полевых, вегетационных опытах и в производственных условиях на красноземных и подзолистых почвах Грузии (1-4) показана высокая эффективность азотных удобрений в дозах 200 и 300-500 кг/га соответственно для молодых и полновозрастных плантаций (с учетом уровня плодородия почв на фоне применения фосфорных и калийных удобрений). В субтропиках России (Черноморское побережье) изучалась эффективность применения минеральных удобрений под культуру чая на бурых лесных почвах (5, 6), в том числе нами (7-10). Выявлена высокая эффективность азотных удобрений в широком диапазоне доз (100-400 кг д.в.) в зависимости от уровня почвенного плодородия, возраста плантаций, агротехнического ухода и ряда других факторов на фоне высокой обеспеченности почв подвижны-

29

ми формами фосфора и калия. Однако при этом проводились в основном краткосрочные полевые эксперименты, в которых цикличность и контрастность многолетнего тренда не принимались во внимание.

Целью нашей работы было изучение влияния различных режимов минерального питания на урожайность растений чая на фоне ежегодно варьирующих метеорологических показателей (температура и количество осадков).

Методика. Опыты выполняли в 1989-2008 годах (пос. Дагомыс, Уч-Дере, высота над уровнем моря 105 м, климат влажный субтропический, среднегодовая температура +14 °С, среднегодовое количество осадков — 1534 мм) (по данным Сочинской метеостанции). Объект исследований — растения чая сорта Колхида, плантация заложена в 1983 году, длительный полевой многофакторный опыт по применению удобрений проводится с 1986 года. Изучалось влияние трех факторов (азотные, фосфорные и калийные удобрения) в четырех градациях (0, 1, 2 и 3 единичные дозы); всего 16 вариантов сочетаний и доз минеральных удобрений: I блок — 000, 111, 220, 331, 202, 313, 022 и 133; II блок — 333, 222, 113, 002, 131, 020, 311 и 200; повторность 2-кратная. Единичные дозы удобрений составляли по фосфору и калию в 1989-2008 годах соответственно 60 и 50 кг д.в./га, по азоту в 1989-1992 годах — 90, в 1993-1999 годах — 120 и в 2000-2008 годах — 200 кг д.в./га. Площадь опытных делянок — 50 м2. Удобрения вносили согласно зональным методическим указаниям: 60 % азотных и 100 % фосфорных и калийных — в марте—апреле, 40 % азотных — в июне в виде подкормки. Бурая лесная кислая почва опытного участка перед закладкой опыта характеризовалась средней обеспеченностью верхнего слоя (0-30 см) легкогидролизуемым азотом (9,0-11,0 мг/100 г по Тюрину), высокой — подвижными фосфором и калием (соответственно 32,0-38,0 и 22,5-28,0 мг/100 г по Ониани). Содержание гумуса (по Тюрину) равнялось 2,5-3,2 %; вариабельность перечисленных показателей составляла 10-15 %.

Динамику изменения урожайности отслеживали по результатам ежегодных мониторинговых исследований. В многолетних (1989-2008 годы) наблюдениях выделили, во-первых, два периода изменения возраста насаждений (1989-1992 годы — молодая плантация, 1993-2008 годы — полновозрастная плантация); во-вторых, три периода, связанных с изменением шага доз азотных удобрений в зависимости от возраста насаждений, обеспеченности растений азотом, а также с поиском пороговой (лимитирующей урожайность) дозы азотных удобрений. Классификация агрометеорологических условий в течение эксперимента на основании анализа распределения суммы осадков и активных температур за период вегетации с учетом требований культуры к гидротермическим условиям позволила выделить три контрастные группы метеорологических условий с различной вероятностью проявления в 20-летнем ряду наблюдений: 1-я — оптимальные или близкие к оптимальным режимы температуры и влажности в течение вегетации (апрель—октябрь): среднее количество осадков — 700-1000 мм, средняя температура — 18,7 °С, практически отсутствуют периоды с месячным количеством осадков менее 50 мм, вероятность проявления — 35 %; 2я — недостаток увлажнения, оптимальная или повышенная обеспеченность теплом: среднее количество осадков 400-600 мм за период (апрель— октябрь), средняя температура — 18,6 °С, отмечаются периоды с количеством месячных осадков менее 50 мм (2-4 месяца за сезон вегетации), вероятность проявления — 39 %; 3-я группа — суперэкстремальные условия: весенние заморозки (март—апрель), вероятность проявления — 26 %.

Для каждого выделенного периода и метеорологической группы была изучена урожайность растений чая при разных режимах минерального питания.

Статистическую обработку результатов проводили методами описательной статистики, корреляционного и регрессионного анализов с использованием программы Статистика 5.0.

30

Результаты. Исследования показали существенную изменчивость урожайности чая сорта Колхида в многолетнем ряду наблюдений на фоне широко варьирующих экологических факторов, что определялось возрастом растений, многолетними различиями гидротермических условий, контрастностью вариантов опыта по уровню плодородия и применяемым режимам минерального питания. В целом для 20-летнего периода наблюдений урожайность в различных вариантах опыта варьировала от 400 до 10 000 кг/га. Без применения удобрений (вариант 000, контроль) на фоне среднего плодородия бурых лесных кислых почв урожайность растений чая в зависимости от возраста плантации и метеорологических условий года колебалась от 400 до 3000 кг/га при средней вариабельности 58 % и средней урожайности 1840 кг/га. Дефицит влаги (количество осадков менее 400 мм за вегетационный период) ингибировал ассимиляционные процессы и приводил к снижению продуктивности растений чая до 400-600 кг/га. Заморозки в марте—апреле подавляли ростовые процессы у побегов, что снижало урожайность до 730 кг/га. При незначительном выносе биогенных элементов в этом варианте за период исследований с 1986 года (N — 601; P — 134; K — 268 кг/га) содержание подвижных форм фосфора и калия практически не изменилось, запасы азота и гумуса уменьшились соответственно в

2,0 и 1,5 раза по сравнению с исходными. Урожайность в вариантах с внесением фосфорных (020) либо калийных удобрений (002) была соизмерима с контролем; при совместном внесении фосфорных и калийных удобрений (вариант 022) — повышалась по сравнению с показателями при раздельном применении (варианты 002 и 020), по-видимому, за счет активизации поглощения азота растениями на фоне созданного в результате предпосадочного окультуривания почв запаса питательных элементов.

В системе минерального питания растений чая азотные удобрения играют наиболее значимую роль в связи с биологическими особенностями культуры и гидротермическими условиями зоны. При урожайности зеленого чайного листа 4000-9000 кг/га ежегодный вынос азота, по нашим данным, составлял соответственно 45-110 кг/га. Исследования показали, что в целом в многолетнем ряду наблюдений отмечался в среднем 2-кратный прирост урожайности при внесении одинарных доз азотных удобрений в зависимости от возраста плантации (90-120-200 кг д.в./га для различных периодов) по сравнению с контролем; 1,5-кратный — при внесении двойных доз (180-240-400 кг д.в./га для различных периодов) по сравнению с показателями для одинарных и незначительный — при внесении тройных доз (270-360-600 кг д.в./га для различных периодов) по сравнению с показателями для двойных доз (рис. 1). Оценка выноса азота с урожаем относительно его поступления за весь период наблюдений также свидетельствовала о более высокой эффективности одинарных доз азота, несколько меньшей — двойных и очень низкой — тройных (вынос азота с урожаем — соответственно 43-57, 31-41 и 22-28 % от внесенного). При этом наиболее существенный прирост урожайности на фоне одинарных и двойных доз азотных удобрений отмечали при оптимальных метеоусловиях вегетационного периода (1-я группа метеорологических условий, см. раздел «Методика»), которые обеспечивали интенсивный рост побегов у чайного растения. В экстремальных условиях (дефицит

Рис. 1. Урожайность зеленого листа у растений чая сорта Колхида в условиях субтропиков России при возрастающих дозах азотных удобрений: 1, 2, 3 и 4 —

соответственно 1989-1991, 1993-1999, 2000-2002 и 2003-2008 годы.

31

влаги, высокие температуры, заморозки, 2-я и 3-я группы метеорологических условий) дозы азотных удобрений выше 200-240 кг/га оказались менее эффективными вследствие того, что стрессовые условия существенно изменяли интенсивность побегообразования. В частности, недостаток влаги в вегетационный период, нарушая оводненность листьев, ингибировал ростовые процессы, причем последействие засухи, по данным Л.А. Филиппова (11), сопровождалось депрессией роста флешей в течение 5-20 сут в зависимости от снижения концентрации клеточного сока. Отмеченная в этих условиях потеря урожайности в среднем составляла 50-80 % от показателя в оптимальные по влагообеспеченности годы. Внесение фосфорных и калийных удобрений на фоне азота в период экстремальных погодных условий улучшало влагообеспеченность растений чая, в связи с чем наблюдался существенный прирост урожайности в некоторых вариантах, в частности в варианте 222 (рис. 2). Несмотря на то, что с 2000 года доза по азоту была значительно увеличена (со 120 до 200 кг д.в./га), ожидаемого роста урожайности при этом не отмечали. Достигнутая в 1992-1999 годах урожайность при дозе азотных удобрений 270-360 кг д.в./га оказалась наибольшей за период исследований и в последующие 10 лет (2000-2006 годы) при дозах 400-600 кг д.в./га не была превышена (см. рис. 1). Регрессионный анализ также подтвердил максимальную критическую дозу азотных удобрений для продуктивности агроценоза чайной плантации (сорт Колхида), составляющую в разные годы 400-460 кг д.в./га. В общем виде уравнение регрессии, описывающее зависимость урожайности от возрастающих доз минеральных удобрений для полновозрастной чайной плантации при благоприятных метеоусловиях, имело следующий вид:

У = k(30,40 +67,50N - 15,24N2 +3,84РК), где У — урожайность зеленого листа растений чая сорта Колхида, ц/га; k — поправочный коэффициент, отражающий влияние уровня естественного плодородия на урожайность: продуктивность почв с низким уровнем плодородия снижалась на 30 % (k = 0,7), с высоким — увеличивалась на 20 % (k = 1,2); N, P и K — дозы азотных, фосфорных и калийных удобрений (в условных единицах) для периода 2000-2008 годов. Предложенная модель адекватна (коэффициент регрессии R = 0,89, коэффициент детерминации R2 = 0,79, F^. > F^^).

Азотные удобрения, обеспечивая существенную прибавку урожая, влияли на биохимические показатели качества чая. Так, при внесении азотных удобрений в дозе 120 кг д.в./га содержание танина в чайном листе снижалось на 1,0-

2,5 %, при более высоких дозах — уменьшалось в среднем на 2,0-4,0 %. По количеству экстрактивных веществ абсолютные различия на фоне повышения доз азота были не столь существенны.

Важным критерием оптимизации системы минерального питания, как известно, служит также учет состояния почв, поскольку экспериментально доказана их агрогенная трансформация при применении высоких доз минеральных удобрений на чайных плантациях России (12). Однако для поддержания эффективности производства чая в условиях Черноморского побережья РФ при разработке системы минерального питания культуры, как правило, приходится соблюдать баланс между показателями урожайности, качества чая и состояния почвы.

Таким образом, урожайность чайной плантации при многолетних

Рис. 2. Урожайность зеленого листа у растений чая сорта Колхида на фоне различных метеорологических условий в зависимости от доз вносимых удобрений: А — недостаток увлажнения, оптимальная или повышенная теплообеспеченность в течение листосборного периода; Б — оптимальные или близкие к оптимальным режимы температуры и влажности в течение листосборного периода; а-д — соответственно варианты доз (по NPK) 000, 131, 200, 222 и 311.

32

наблюдениях определялась возрастом насаждений, погодными условиями (дефицит влаги в летний период, заморозки — в весенний), применяемыми видами удобрений и их дозами. В благоприятный по метеоусловиям период она варьировала в зависимости от возраста плантации и схемы внесения удобрений в среднем от 4000 до 10 000 кг/га. Недостаточное количество месячных осадков (менее 700 мм за период апрель—октябрь), как и заморозки в марте—апреле, приводили к потере в среднем 50-80 % урожая. Применение азотных удобрений обеспечивало 2-кратный прирост урожайности при внесении одинарных доз (90-120-200 кг д.в./га) по сравнению с контролем, 1,5-кратный — при использовании двойных доз (180-240-400 кг д.в./га) по сравнению с показателями для одинарных и незначительный — тройных (270-360-600 кг д.в./га) по сравнению с двойными. В неблагоприятные по метеоусловиям годы выявлены сочетания возрастающих доз фосфорных и калийных удобрений с азотными, которые обеспечивали стабилизацию и рост урожайности растений чая.

Л И Т Е Р А Т У Р А

1. Б з и а в а М.Л. Удобрение субтропических культур. Тбилиси, 1973.

2. Г о л е т и а н и Г.И. Основы удобрений чайной плантации. Сухуми, 1976.

3. Г а б и с о н и я М.В. Действие доз и форм азотных удобрений на урожай чайного листа и агрохимические свойства подзолистых почв. В сб.: Удобрения чайных плантаций. Тбилиси, 1979: 76-80.

4. Д а р а с е л и я М.К., В о р о н ц о в В.В., Г в а с а л и я В.П. и др. Культура чая в СССР. Тбилиси, 1989.

5. А р г у н о в а В.А., Б у ш и н П.М., П р и т у л а З.В. Система удобрений молодых листосборных плантаций чая сорта Колхида: Рекомендации. Сочи, 1990. 16 с.

6. А р г у н о в а В.А., Б у ш и н П.М. Влияние минеральных удобрений на урожай чая и агрохимические показатели почв. Агрохимия, 1992, 2: 77-82.

7. А р г у н о в а В.А., Б у ш и н П.М., М а л ю к о в а Л.С. Принципы оптимального программирования урожаев чая и получения качественной продукции при разработке экологически безопасных систем питания. Сб. науч. тр. ВНИИЦиСК, Сочи, 1994, вып. 38: 182-189.

8. М а л ю к о в а Л.С., К о з л о в а Н.В. Особенности оптимизации питательного режима бурых лесных кислых почв чайных плантаций в субтропиках России. Бюл. ВИУА «Результаты научных исследований Географической сети опытов с удобрениями и другими агрохимическими средствами», 2003, 117: 164-165.

9. М а л ю к о в а Л.С., К о з л о в а Н.В. Эффективность применения минеральных удобрений под чай в условиях длительного многофакторного полевого опыта. Мат. Все-рос. науч.-метод. конф. «Совершенствование организации и методологии агрохимических исследований в Географической сети опытов с удобрениями». М., 2006: 128-129.

10. М а л ю к о в а Л.С., П р и т у л а З.В., К о з л о в а Н.В. Оптимизация доз минеральных удобрений на плантациях чая. Садоводство и виноградарство, 2007, 1: 20-33.

11. Ф и л и п п о в Л.А. Последействие засухи на водный режим и рост побегов чайного растения. Физиол. раст., 1970, 17(1): 123-127.

12. К о з л о в а Н.В. Состояние бурых лесных кислых почв чайных плантаций при длительном применении минеральных удобрений в субтропиках России. Автореф. канд. дис. М., 2008.

ГНУ Всероссийский НИИ цветоводства и Поступила в редакцию

субтропических культур Россельхозакадемии, 27 февраля 2009 года

354002 г. Сочи, ул. Яна Фабрициуса, 2/28, e-mail: subplod@mail.ru

PRODUCTIVITY OF THE COLCHIS VARIETY TEA PLANTS IN THE CONDITIONS OF RUSSIAN BLACK SEA COAST IN CONNECTION WITH COMPLEX OF ABIOTIC AND AGROGENIC FACTORS

L.S. Malyukova S u m m a r y

During 20 years the author investigated the influence of set abiotic and agrogenic factors (meteorological conditions, combinations of different doses and sorts of fertilizers) on productivity of green leaves in tea plants of the Colchis variety, and also the efficiency of fertilizers application. It was established that nitric fertilizers result in the formation of stable productivity as young both mature aged tea plantation (effective doses — 90-180 and 200-400 kg/hectare, respectively) against a background of an application of phosphorus and potash fertilizers in the doses of 60-180 и 50-150 kg/hectar, respectively.

33