Влияние длительного применения органических и минеральных удобрений в агроценозах Республики Коми
- Авторы: Чеботарев Н.Т.1, Броварова О.В.1
-
Учреждения:
- Институт агробиотехнологий ФИЦ Коми НЦ УрО РАН
- Выпуск: № 7 (2023)
- Страницы: 75-82
- Раздел: Растениеводство
- URL: https://ogarev-online.ru/1994-5655/article/view/256042
- DOI: https://doi.org/10.19110/1994-5655-2023-7-75-82
- ID: 256042
Цитировать
Полный текст
Аннотация
При проведении опыта в стационарных полевых условиях на подзолисто-дерновых и легкосуглинистых почвах детально проведено изучение степени эффективности минеральных, а также органических удобрений, в том числе – их сочетание. Проверялось воздействие на продуктивность картофеля. Кроме прочего анализировали дерново-подзолистую легкосуглинистую почву в рамках шестипольного кормового севооборота. Практика показала, что использование различных удобрений в их сочетании максимально эффективно влияет на аграрно-химические свойства почвы и продуктивность. Так, гумуса становилось больше примерно на 0.4 %, а подвижного фосфора – на 120 мг/кг. В то же время значительно понижается гидролитическая, а также обменная кислотность обменного калия. За счет комплексного применения минеральных и органических удобрений (если говорить о больших дозах) качество, а также средняя урожайность картофеля – возрастали. Так, средняя урожайность корнеплода была получена при использовании 80 т/га торфяно-навозного компоста и полной дозы удобрений (N60P30K180) в количестве 5.5 т/га сухого вещества максимального качества.
Ключевые слова
Полный текст
Введение
Известно, что лето в Республике Коми (далее – РК) – достаточно короткое и холодное, а весной и осенью заморозки начинаются очень рано. Это приводит к тому, что темпы роста различных растений замедляются, понижается потребление питательных веществ [1]. В исследуемой местности пахотные угодья состоят из дерново-подзолистых почв, которые характеризуются значительным уровнем кислотности, что вызывает минимальные показатели по плодородию [2]. Когда объемы использования химикатов, удобрений резко сокращаются, то почвы тут же начинают деградировать. Это проявляется в снижении почвенного органического вещества (далее – ПОВ), а также питательных веществ. Наконец, ухудшаются химические, физические свойства почв. Для воспроизведения агроценозов в РК необходимо направить средства на совершенствование технологий хранения, а также воспроизводства почвенного плодородия. Рекомендуется также выращивать исключительно такие сельскохозяйственные культуры, которые приспособлены к климатическим, а также почвенным условиям региона [3, 4]. Не менее продуктивным мероприятием считается отказ от зонального земледелия в пользу ландшафтно-адаптивного. Производство кормов нужно биологизировать [5–7].
Принимая во внимание тот факт, что минеральные удобрения стоят достаточно дорого и их не всегда хватает, при увеличении почвенного плодородия нужно наращивать севообороты, которые имеют максимальную степень насыщенности одно- и многолетними травами. В таком случае без особых затрат при перестроении корневых пожнивных остатков можно повысить продуктивность агроценозов, а качество продукции будет высоким [8–12]. Проведенные исследования, связанные с анализом использования минеральных и органических удобрений в кормовом севообороте в рамках Института агробиотехнологий ФИЦ Коми НЦ УрО РАН (далее – Институт), проводятся вот уже более 40 лет [4, 9]. Считается, что данный подход весьма важный резерв в плане обеспечения воспроизводства, а также плодородия, продуктивности дерновых, подзолистых почв в плане адаптивно ландшафтной системы земледелия РК. В рамках земледелия центральный компонент – это севообороты, которые насыщаются одно- и многолетними травами; это основа, на базе которой осуществляются многочисленные агрономические мероприятия (удобрение, система обработки почвы; мероприятия, направленные на борьбу с почвенной эрозией и т. д.).
Цель настоящего исследования – определение воздействия от комплексного использования удобрений на плодородие вспахиваемых почв, а также качества и продуктивности культур в шестипольном кормовом севообороте в условиях Севера.
Материалы и методы
На землях Института проведены комплексные исследования. С 1978 г. ведется длительный эксперимент с удобрениями в кормовом севообороте по методике ВИУА имени Д. Н. Прянишникова – согласно географической сети опытов с удобрениями. Установлено, что на исследуемом участке почва сильно подзолистая легкосуглинистая, с включениями покровных суглинков. В 1978 г. эксперимент был начат, тогда зафиксировано 2.1–2.5 % гумуса; pHKCl – 4.8–5.6; общее количество поглощенных оснований составляло 10.3–16.8 ммоль/100 грамм почвы. Кроме того, подвижного фосфора и калия было 220 и 165 мг/кг почвы соответственно.
Специалисты с 1978 по 2022 г. проводили мониторинг и анализ воздействия различных доз минеральных удобрений и двух доз органических удобрений – 40 и 80 т/га, на плодородие почв и рост картофеля в кормовом шестипольном севообороте. В рамках проводимого исследования чередовали такие культуры, как картофель, одно- и многолетние травы. Органические удобрения в виде торфяно-навозного компоста (далее – ТНК) применяли с 1978 по 2018 г. По полученным результатам в 2018 г. отмечали снижение гидрологической и обменной кислотности на фоне использования минеральных удобрений. Кроме того, в почву вносили известняковую муку до состояния 100 % гидролитической кислотности в количестве 8 т/га.
Схема опыта
Полученные расчетные показатели для картофеля при плановом уровне урожайности 15 т/га: N20P10K60 (1/3 дозы), N30P15K90 (1/2 дозы), N60P30K180 (полная расчетная доза) кг/га д.в. на 1 га. Площадь опытной делянки – 100 м2 (12.5х8), повторность опыта – четырехкратная, площадь участка под опытом – 4800 м2.
Лабораторные, а также полевые исследования
Проведение фенологических наблюдений по фазам развития растений; учет урожая картофеля в момент отмирания ботвы; определение кормовых веществ и сухого вещества (согласно итогам проведения химического анализа растений). При исследовании урожая картофеля работы велись согласно методикам, принятым в аграрно-химической службе. Энергетическую эффективность удобрений рассчитывали по рекомендациям [12, 13]. Выбор образцов почв с пахотного горизонта на опытных участках будут осуществлять после того, как с земли извлекут клубни картофеля. Сбор проводят на 80–85-й день от момента посадки.
На станции химизации «Сыктывкарская», а также в Институте в картофельных клубнях выявляли некоторые биохимические показатели. Так, сухое вещество определяли на основании термостатно-весового метода (105 ⁰С); крахмал – с помощью поляриметрического метода Эверса; количество общего азота установили благодаря фонометрическому индофенольному методу и т. д.
Параметры кислотности в почвенных образцах по солевым вытяжкам, гидролитической кислотности осуществляли ионометрическим способом с применением анализатора жидкости Эксперт 001. Обменную кислотность определяли с помощью титриметрического метода А. В. Соколова. Для определения количества гумуса задействован метод И. В. Тюрина с модификацией В. И. Симакова. Наконец, фракционно-групповой состав гумуса в ходе экспериментальной работы установили методом Пономаревой-Плотниковой.
Результаты и их обсуждение
При совместном использовании минеральных и органических удобрений на протяжении значительного промежутка времени установлено сильное воздействие на аграрно-химические параметры дерново-подзолистой среднеокультуренной почвы (табл. 1).
Таблица 1. Действие органических и минеральных удобрений на агрохимические свойства почвы (0–20 см), 1978–2022 гг.
Table 1. The effect of organic and mineral fertilizers on the agrochemical soil properties (0–20 cm), 1978-2022
Вариант | Гумус, % | Hr, ммоль/100 г почвы | |||||||||||||||||
0хх | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | Сред. | 0хх | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | |
Без удобрений (контроль) | 2.1 | 2.0 | 2.0 | 1.9 | 2.1 | 2.1 | 2.1 | 2.6 | 2.7 | 2.2 | 3.1 | 3.5 | 3.3 | 3, 4 | 3.3 | 3.3 | 5.4 | 2.0 | 2.8 |
1/3 NPK | 2.3 | 2.4 | 2.3 | 2.4 | 2.3 | 2.3 | 2.2 | 2.8 | 2.4 | 2.4 | 3.7 | 3.6 | 3.6 | 3.6 | 3.7 | 3.7 | 3.5 | 5.1 | 2.6 |
1/2 NPK | 2, 5 | 2, 4 | 2.4 | 2.5 | 2.4 | 2.4 | 2.3 | 2.9 | 2.4 | 2.5 | 3.4 | 3.1 | 3.2 | 3.4 | 3.3 | 3.4 | 3.6 | 5.1 | 2.4 |
1 NPK | 2.5 | 2.4 | 2.4 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.4 | 2.7 | 2.1 | 2.5 | 3.4 | 4.3 | 4.0 | 3.5 | 3.4 | 3.5 | 5.3 | 1.9 | 2.4 |
THK 40 т/га – фон 1 | 2.5 | 2.6 | 2.5 | 2.6 | 2.7 | 2.8 | 2.7 | 2.8 | 2.4 | 2.6 | 3.7 | 3.4 | 3.5 | 3.4 | 3.3 | 3.2 | 4.8 | 2.2 | 2.5 |
фон 1 + 1/3 NPK | 2.4 | 2.6 | 2.4 | 2.5 | 2.6 | 2.7 | 2.6 | 2.6 | 2.6 | 2.6 | 3.7 | 3.3 | 3.2 | 3.3 | 3.4 | 3.3 | 5.0 | 1.7 | 2.6 |
фон 1 + 1/2 NPK | 2.4 | 2.6 | 2.5 | 2.6 | 2.6 | 2.6 | 2.7 | 2.8 | 2.6 | 2.7 | 3.4 | 3.3 | 3.2 | 3.3 | 3.2 | 3.1 | 5.1 | 2.1 | 2.2 |
фон 1 + 1 NPK | 2.1 | 2.6 | 2.5 | 2.6 | 2.6 | 2.7 | 2.5 | 3.0 | 2.5 | 2.6 | 4.2 | 3.6 | 3.7 | 3.6 | 3.8 | 3.9 | 4.9 | 2.1 | 2.2 |
THK 80 т/га – фон 2 | 2.4 | 2.7 | 2.6 | 2.7 | 2.7 | 2.8 | 2.8 | 3.5 | 2.6 | 2.8 | 3.8 | 3.4 | 3.5 | 3.4 | 3.6 | 3.7 | 4.6 | 2.0 | 1.9 |
фон 2 + 1/3 NPK | 2.0 | 2.7 | 2.6 | 2.6 | 2.5 | 2.6 | 2.4 | 3.6 | 2.3 | 2.8 | 3.9 | 2.9 | 3.3 | 3.4 | 3.6 | 3.7 | 4.8 | 1.9 | 1.8 |
фон 2 + 1/2 NPK | 2.6 | 2.7 | 2.6 | 2.7 | 2.7 | 2.9 | 2.9 | 3.1 | 2.4 | 2.8 | 4.4 | 3.2 | 3.4 | 3.5 | 3.7 | 3.8 | 4.6 | 0.7 | 1.1 |
фон 2 + 1 NPK | 2.3 | 2.7 | 2.7 | 2.6 | 2.8 | 3.0 | 2.6 | 3.2 | 2.8 | 2.8 | 3.6 | 3.3 | 3.4 | 3.5 | 3.3 | 3.5 | 4.7 | 0.6 | 0.6 |
HCP0, 5 | 0.24 | 0.26 | 0.25 | 0.26 | 0.27 | 0.28 | 0.26 | 0.30 | 0.3 | 0, 31 | 0.37 | 0.34 | 0.33 | 0.34 | 0.36 | 0.37 | 0.48 | 0.31 | 0.3 |
Продолжение таблицы 1
Без удобрений (контроль) | 5.5 | 5.0 | 5.1 | 5.3 | 5.2 | 5.2 | 4.1 | 5.8 | 5.2 | 5.1 | 223 | 198 | 215 | 220 | 214 | 208 | 165 | 266 | 302 | 201 |
1/3 NPK | 5.6 | 4.9 | 5.0 | 5.2 | 5.1 | 5.3 | 4.4 | 5.3 | 5.3 | 5.1 | 193 | 204 | 225 | 240 | 280 | 315 | 195 | 285 | 293 | 255 |
1/2 NPK | 5.6 | 5.0 | 5.2 | 5.2 | 5.3 | 5.3 | 4.5 | 5.4 | 5.4 | 5.2 | 187 | 304 | 410 | 420 | 392 | 386 | 217 | 260 | 286 | 334 |
1 NPK | 5.4 | 4.8 | 5.1 | 5.2 | 5.0 | 5.2 | 4.4 | 5.7 | 5.7 | 5.1 | 201 | 364 | 424 | 540 | 415 | 364 | 235 | 234 | 311 | 361 |
THK 40 т/га – фон 1 | 5.2 | 5.3 | 5.2 | 5.3 | 5.3 | 5.4 | 4.5 | 5.5 | 5.5 | 5.3 | 211 | 234 | 288 | 310 | 344 | 402 | 187 | 309 | 347 | 303 |
фон 1 + 1/3 NPK | 5.3 | 5.0 | 5.1 | 5.3 | 5.4 | 5.5 | 4.4 | 5.8 | 5.8 | 5.2 | 211 | 262 | 335 | 360 | 392 | 421 | 204 | 332 | 306 | 326 |
фон 1 + 1/2 NPK | 5.2 | 4.9 | 5.1 | 5.2 | 5.4 | 5.5 | 4.5 | 5.9 | 5.9 | 5.2 | 246 | 317 | 443 | 490 | 412 | 392 | 242 | 443 | 303 | 380 |
фон 1 + 1 NPK | 4.8 | 5.0 | 5.0 | 5.1 | 5.2 | 5.3 | 4.6 | 5.7 | 5.7 | 5.2 | 184 | 218 | 437 | 680 | 425 | 369 | 254 | 314 | 321 | 377 |
THK 80 т/га – фон 2 | 5.3 | 5.3 | 5.2 | 5.3 | 5.4 | 5.6 | 4.7 | 5.7 | 5.7 | 5.4 | 201 | 237 | 293 | 330 | 362 | 401 | 222 | 342 | 383 | 321 |
фон 2 + 1/3 NPK | 5.1 | 5.5 | 5.3 | 5.2 | 5.3 | 5.4 | 4.6 | 5.8 | 5.8 | 5.4 | 180 | 218 | 344 | 380 | 377 | 385 | 256 | 371 | 338 | 334 |
фон 2 + 1/2 NPK | 5.2 | 5.4 | 5.3 | 5.5 | 5.4 | 5.5 | 4, 7 | 6.7 | 6.7 | 5.7 | 240 | 250 | 352 | 390 | 396 | 409 | 274 | 313 | 320 | 338 |
фон 2 + 1 NPK | 5.3 | 5.2 | 5.3 | 5.2 | 5.4 | 5.5 | 4, 8 | 6.8 | 6.8 | 5.6 | 227 | 342 | 428 | 470 | 466 | 464 | 289 | 318 | 312 | 386 |
HCP0, 5 | 0.54 | 0.55 | 0.52 | 0.53 | 0.55 | 0.56 | 0.46 | 0.57 | 0.5 | - | 22.4 | 28.4 | 36.7 | 41.5 | 38.4 | 42.2 | 24.5 | 37.6 | 34 | - |
Окончание таблицы 1
Вариант | К2О, мг/кг почвы | |||||||||
0хх | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | Сред. | |
Без удобрений (контроль) | 146 | 142 | 134 | 130 | 121 | 96 | 46 | 119 | 128 | 114 |
1/3 NPK | 148 | 154 | 161 | 170 | 175 | 187 | 66 | 130 | 115 | 145 |
1/2 NPK | 152 | 196 | 212 | 290 | 223 | 212 | 70 | 132 | 131 | 183 |
1 NPK | 156 | 217 | 288 | 320 | 266 | 199 | 89 | 133 | 150 | 208 |
THK 40 т/га – фон 1 | 148 | 152 | 165 | 180 | 195 | 206 | 62 | 108 | 144 | 148 |
фон 1 + 1/3 NPK | 162 | 182 | 218 | 240 | 231 | 218 | 70 | 111 | 104 | 172 |
фон 1 + 1/2 NPK | 178 | 227 | 324 | 370 | 246 | 196 | 72 | 125 | 129 | 211 |
фон 1 + 1 NPK | 181 | 230 | 318 | 360 | 320 | 211 | 81 | 106 | 104 | 216 |
THK 80 т/га – фон 2 | 170 | 190 | 194 | 210 | 203 | 192 | 67 | 129 | 113 | 162 |
фон 2 + 1/3 NPK | 173 | 197 | 215 | 240 | 218 | 202 | 82 | 105 | 113 | 146 |
фон 2 + 1/2 NPK | 185 | 216 | 233 | 270 | 253 | 212 | 87 | 116 | 131 | 190 |
фон 2 + 1 NPK | 190 | 227 | 274 | 300 | 265 | 234 | 98 | 136 | 164 | 212 |
HCP0, 5 | 17.5 | 21.6 | 26.5 | 32.4 | 25.2 | 21.6 | 7.4 | 12.6 | 12 | - |
Примечание. Здесь и в табл. 2: 0хх – 1978 г., 1 – 1978–1983 гг.; 2 – 1984–1989 гг.; 3 – 1990–1995 гг.; 4 – 1996–2001 гг.; 5 – 2002–2007 гг.; 6 – 2008–2013 гг.; 7 – 2014–2019 гг.; 8 – 2020–2022 гг.
Note. Symbols here and in Table 2: 0хх – 1978; 1 – 1978-1983; 2 – 1984-1989; 3 – 1990-1995; 4 – 1996-2001; 5 – 2002-2007; 6 – 2008-2013; 7 – 2014-2019; 8 – 2020-2022.
Применение трех доз минеральных удобрений на протяжении значительного промежутка времени помогает накопить гумус в почве до 2.5 %. Совместное использование ТНК 40 т/га + три дозы NPK – 2.6–2.7, ТНК 80 т/га + три дозы NPK – 2.8 % и двух доз органических удобрений – 2.6 и 2.8 %. Контрольное исследование показало содержание гумуса 1.9-2.2%. Прежде всего, гумус накапливался от органических удобрений и корневых пожнивных остатков культур. Не обошлось без действия микроорганизмов, населяющих почву.
В 1978 г. на почве была зафиксирована исходная плотность – 4.8–5.6 ед. рН. Специалисты в течение длительного времени сохраняли ее показатель на уровне 5.0–5.5 ед. рН. Однако к 2013 г. рост показателя достиг отметки в 4.4–4.8 ед. рНKCL. Вот почему уже в 2018 г. осуществили процедуру известкования на опытном участке, согласно полной гидролитической кислотности – 8 т/га. Таким образом, обменная кислотность была понижена до 5.3–6. ед. рНKCL.
За все время исследований, когда использовали три дозы NPK, обменная кислотность составляла 5.1–5.2 ед. рНKCL, двух доз ТНК – 5.3–5.4 ед. рНKCL. Применение трех доз NPK на фоне 40 т/га ТНК снижало обменную кислотность до 5.1–5.2 ед. рНKCL, а на фоне 80 т/га ТНК она была 5.4–5.7 ед. рНKCL.
Минимальные параметры закономерности, зафиксированной в плане гидролитической кислотности, установлены в 2019 г.; так, с учетом использования трех доз NPK по фону 80 т/га, ТНК 0.6–1.9 ммоль/100 г почвы.
Как минеральные, так и органические удобрения, корневые пожнивные остатки растений, их переработка микроорганизмами – все это привело к тому, что в почве стал накапливаться подвижный фосфор. Наибольшее значение содержания подвижных форм фосфора было отмечено при совместном использовании минеральных и органических удобрений (303–386 мг/кг почвы), в том числе при применении двух доз ТНК (303 и 321 мг/кг почвы). При этом без удобрений было всего 221 мг/кг почвы.
Что касается обменного калия в почве, то отмечен его несущественный рост, нежели в случае с подвижным фосфором. Меньше всего зафиксировано в 2013 г. – 66–98 мг/кг почвы. Однако после того, как было проведено известкование, объем обменного калия повысился до 105–136 мг/кг почвы. Такую тенденцию можно наблюдать по причине значительного выноса растением микроэлемента, а также вымыванием.
Уже 45 лет проводят исследования (восемь ротаций севооборота – 1978–2022 гг.), которые демонстрируют значительную эффективность в плане комплексного применения удобрений (табл. 2).
Таблица 2. Влияние комплексного применения органических и минеральных удобрений на продуктивность и качество картофеля, 1978–2019 гг.
Table 2. The effect of complex application of organic and mineral fertilizers on the potato productivity and quality, 1978-2019
Вариант | Урожайность, т/га сухого вещества | Прибавка к контролю, % | ||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | Сред. | ||
Без удобрений (контроль) | 3.0 | 3.6 | 0.6 | 3.2 | 3.3 | 4.3 | 4.3 | 1.9 | 3.0 | - |
1/3 NPK | 4.1 | 5.3 | 1.2 | 3.4 | 3.5 | 4.4 | 4.7 | 2.1 | 3.6 | 20.0 |
1/2 NPK | 4.6 | 5.6 | 1.7 | 4.1 | 4.5 | 4.7 | 5.3 | 2.3 | 4.1 | 36.6 |
1 NPK | 4.9 | 5.8 | 2.1 | 4.3 | 4.7 | 5.1 | 5.7 | 2.5 | 4.4 | 46.7 |
THK 40 т/га – фон 1 | 3.4 | 4.8 | 1.4 | 3.8 | 4.1 | 5, 8 | 5.4 | 2.2 | 3.9 | 30.0 |
фон 1 + 1/3 NPK | 5.1 | 5.6 | 2.0 | 4.0 | 4.2 | 5.6 | 5.2 | 2.6 | 4.3 | 43.3 |
фон 1 + 1/2 NPK | 5.6 | 5.6 | 2.2 | 4.1 | 4.3 | 6.1 | 6.8 | 3.4 | 4.8 | 60.0 |
фон 1 + 1 NPK | 5.9 | 5.3 | 2.4 | 4.5 | 4.9 | 6.1 | 7.6 | 3.7 | 5.1 | 70.0 |
THK 80 т/га – фон 2 | 4.1 | 5.5 | 1.7 | 4.2 | 4.5 | 7.1 | 6.2 | 2.4 | 4.5 | 50.0 |
фон 2 + 1/3 NPK | 5.5 | 6.0 | 2.4 | 4.4 | 4.6 | 6.8 | 6.9 | 2.8 | 4.9 | 63.3 |
фон 2 + 1/2 NPK | 5.8 | 6.2 | 2.5 | 4.5 | 4.7 | 6.8 | 7.7 | 3.2 | 5.2 | 73.3 |
фон 2 + 1 NPK | 6.0 | 6.9 | 2.8 | 4.7 | 4.8 | 7.0 | 8.1 | 3.9 | 5.5 | 83.3 |
HCP0, 5 | 0.52 | 0.60 | 0.22 | 0.42 | 0.46 | 0.61 | 0.76 | 0.3 | - | - |
Зафиксирован наивысший уровень урожайности картофеля по сухому веществу в варианте 80 т/га ТНК + 1 NPK, составивший 5.5 т/га, что на 83.3 % превышает контрольный вариант (3.0 т/га). В вариантах ТНК 80 т/га + 1/2 и 1/3 NPK урожайность была 4.9 и 5.2 т/га и на 63.3 и 73.3 % превышала контроль. Использование минеральных удобрений в трех дозах позволяет повысить урожайность картофеля до 3.6–4.4 т/га (на 20–46.7 % больше контроля). Применение трех доз NPK (1/3, 1/2 и 1.0) на фоне 40 т/га способствовало получению урожая клубней картофеля до 4.3–5.1 т/га (на 43.3–70.0 % выше контроля). Практика показала, что органические удобрения (варианты: ТНК 40 и 80 т/га) помогли получить урожай картофеля до 3.9 и 4.5 т/га (на 30.0 и 50.0 % больше контроля).
Наиболее низкие урожаи картофеля получены в 1995 г., они составили: ТНК 40 + три дозы NPK – 2.0–2.4; ТНК 80 т/га + три дозы NPK – 2.4–2.8 т/га; при использовании трех доз NPK – 1.2 – 2.1; органических удобрений (ТНК 40 и 80 т/га) – 1.4 и 1.7 т/га и контроле 0.6 т/га сухого вещества картофеля (табл. 2). Данные исследования делают ссылку на неблагоприятные метеоусловия в 1995 г. (посадки картофеля были угнетены за счет переувлажняемой почвы в первую половину вегетационного периода, понижения температуры в период клубнеобразования и оказали соответственно негативное отрицательное влияние на урожайность высаженных клубней картофеля). Точно такие же метеорологические условия отмечены и в 2020 г. В конечном счете, получен урожай картофеля на 30–40 % меньше, чем в среднем. За время вегетации среднесуточная температура составляла норму – 13.1 ⁰С выше нуля. Однако осадков было на 36 % меньше нормы. В частности, в начальные стадии вегетации картофеля осадков зафиксировано: в мае – 77 %; июне – 40, в июле – 45 %. В остальные годы проведения исследований от средних многолетних параметров температуры, а также количества осадков отклонений нет.
Количество сухого вещества картофеля понижается в случае увеличения доз минеральных удобрений – 2–3 %. Эти показатели отвечают прочим исследованиям, которые проводили с применением удобрений (табл. 3).
Таблица 3. Влияние комплексного применения органических и минеральных удобрений на качество картофеля, 1978–2022 гг.
Table 3. The effect of complex application of organic and mineral fertilizers on the potato quality, 1978-2022
Вариант | Крахмал, | Витамин С, мг % | |||||||||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | Сред. | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | |
Без удобрений (контроль) | 12.9 | 14.3 | 11.9 | 13.2 | 14.3 | 14.0 | 14.4 | 12.6 | 13.4 | 19.1 | 21.1 | 19.3 | 20.8 | 18.8 | 20.1 | 19.4 | 14.1 |
1/3 NPK | 13.0 | 12.0 | 13.9 | 14.4 | 14.6 | 14.7 | 12.6 | 10.9 | 13.3 | 16.9 | 17.8 | 16.9 | 17.4 | 17.5 | 16.5 | 15.8 | 15.8 |
1/2 NPK | 12.2 | 11.2 | 14.5 | 13.8 | 13.5 | 15.1 | 12.6 | 10.8 | 13.0 | 18.6 | 19.1 | 20.4 | 21.8 | 20.6 | 21.7 | 22.0 | 15.0 |
1 NPK | 12.3 | 11.1 | 14.2 | 14.0 | 13.1 | 15.6 | 10.1 | 11.9 | 12.8 | 17.9 | 18.3 | 17.5 | 18.4 | 18.2 | 18.4 | 16.7 | 14.1 |
THK 40 т/га – фон 1 | 12.7 | 13.1 | 13.0 | 13.2 | 13.6 | 15.7 | 11.7 | 11.4 | 13.0 | 18.6 | 18.2 | 19.4 | 18.8 | 19.6 | 19.2 | 17.6 | 15.0 |
фон 1 + 1/3 NPK | 12.4 | 12.1 | 13.3 | 13.4 | 13.7 | 16.0 | 12.1 | 11.3 | 13.0 | 20.5 | 19.8 | 21.5 | 21.7 | 21.8 | 22.7 | 24.6 | 17.6 |
фон 1 + 1/2 NPK | 12.6 | 11.3 | 12.7 | 12.9 | 13.4 | 16.2 | 11.2 | 10.8 | 12.6 | 20.7 | 21.1 | 20.8 | 21.6 | 20.9 | 21.6 | 22.0 | 15.8 |
фон 1 + 1 NPK | 11.4 | 11.6 | 12.5 | 12.6 | 12.5 | 16.5 | 10.3 | 14.2 | 13.0 | 21.7 | 22.0 | 21.7 | 22.0 | 22.6 | 22.3 | 21.1 | 15.8 |
THK 80 т/га – фон 2 | 12.2 | 12.5 | 13.5 | 13.3 | 13.4 | 15.6 | 11.2 | 11.3 | 12.9 | 19.3 | 20.4 | 20.8 | 21.8 | 21.4 | 20.3 | 19.4 | 15.7 |
фон 2 + 1/3 NPK | 12.1 | 12.1 | 12.8 | 12.7 | 12.8 | 16.2 | 9.8 | 10.7 | 12.4 | 22.4 | 21.5 | 24.3 | 24.7 | 23.7 | 24.8 | 25.5 | 19.4 |
фон 2 + 1/3 NPK | 12.3 | 12.1 | 11.9 | 12.9 | 13.1 | 16.4 | 9.5 | 11.2 | 11.0 | 22.1 | 23.4 | 24.0 | 25.1 | 22.8 | 25.2 | 24.6 | 15.8 |
фон 2 + 1 NPK | 11.8 | 11.0 | 12.9 | 13.1 | 13.6 | 16.9 | 10.8 | 10.8 | 12.6 | 24.2 | 23.8 | 25.1 | 24.7 | 24.5 | 25.5 | 19.4 | 14.1 |
HCP0, 5 | 1.24 | 1.15 | 1.27 | 1.33 | 1.37 | 1.62 | 1.05 | 1.16 | - | 1.85 | 1.92 | 2.14 | 1.88 | 1.95 | 2.25 | 2.45 | 1.75 |
Окончание таблицы 3
Вариант | Нитраты, мг/кг с. м. | Сухое вещество, % | ||||||||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | |
Без удобрений (контроль) | 131 | 137 | 129 | 144 | 162 | 144 | 30 | 35 | 17.8 | 18.1 | 20.7 | 19.3 | 19.8 | 21.1 | 20.1 | 19.2 |
1/3 NPK | 144 | 148 | 151 | 153 | 154 | 151 | 34 | 29 | 17.1 | 16.6 | 20.2 | 18.2 | 18.6 | 20.4 | 20.1 | 19.6 |
1/2 NPK | 156 | 149 | 154 | 162 | 164 | 160 | 40 | 35 | 16.9 | 15.6 | 19.8 | 19.1 | 18.7 | 20.1 | 19.9 | 19.7 |
1 NPK | 167 | 175 | 177 | 182 | 185 | 162 | 41 | 45 | 15.6 | 15.3 | 18.2 | 18.3 | 18.4 | 20.0 | 18.4 | 18.8 |
THK 40 т/га – фон 1 | 137 | 141 | 131 | 143 | 139 | 146 | 40 | 27 | 16.9 | 17.8 | 18.7 | 18.2 | 18.7 | 22.1 | 19.2 | 19.1 |
фон 1 + 1/3 NPK | 142 | 139 | 142 | 151 | 138 | 155 | 42 | 53 | 16.5 | 15.8 | 17.7 | 18.2 | 18.9 | 20.1 | 18.1 | 17.9 |
фон 1 + 1/2 NPK | 151 | 172 | 174 | 173 | 180 | 168 | 54 | 35 | 15.5 | 14.8 | 17.5 | 17.9 | 18.4 | 21.1 | 18.3 | 20.5 |
фон 1 + 1 NPK | 170 | 174 | 169 | 174 | 172 | 175 | 75 | 59 | 15.7 | 15.3 | 17.4 | 18.1 | 18.3 | 19.9 | 17.8 | 19.5 |
THK 80 т/га – фон 2 | 133 | 139 | 145 | 148 | 124 | 154 | 58 | 28 | 16.1 | 15.3 | 19.9 | 18.8 | 18.3 | 22.3 | 18.6 | 17.5 |
фон 2 + 1/3 NPK | 136 | 140 | 152 | 163 | 129 | 167 | 69 | 29 | 16.3 | 15.9 | 17.9 | 18.3 | 18.8 | 20.0 | 18.0 | 18.3 |
фон 2 + 1/2 NPK | 162 | 158 | 166 | 177 | 164 | 180 | 105 | 31 | 16.4 | 16.0 | 17.6 | 18.1 | 18.7 | 19.8 | 18.2 | 18.2 |
фон 2 + 1 NPK | 166 | 173 | 181 | 179 | 161 | 194 | 91 | 42 | 15.9 | 15.5 | 17.1 | 17.8 | 18.2 | 19.5 | 18.7 | 16.5 |
HCP0, 5 | 15.1 | 14.2 | 1.66 | 1.73 | 1.65 | 1.55 | 5.4 | 3.84 | 1.68 | 1.53 | 1.78 | 1.85 | 1.87 | 2.10 | 1.84 | 1.88 |
В среднем содержание в картофеле крахмала в том или ином варианте разнится. Например, при применении трех доз NPK среднее количество крахмала было на уровне 13 %; при двух дозах органических удобрений содержание крахмала – 12.9–13.6 %. Использование NPK на фоне 40 т/га ТНК повышало количество крахмала в клубнях картофеля до 12.6–13.0, применение доз NPK на фоне 80 т/га ТНК – до 11.0–12.6 %. Принимая во внимание тот факт, что крахмал – это центральный показатель качества картофеля, производитель, согласно содержанию элемента, может применять картофельные клубни в разных целях. Одни сорта используют для диетического питания людей, а другие – для корма животным, и т. д. Еще один важный показатель картофеля – содержание в нем витамина С. Больше всего его получено тогда, когда минеральные и органические удобрения вносили в количестве 15.7–25.5 мг%; лишь при минеральных удобрениях содержание витамина С было на уровне 14.1–21.8 мг%; при органических удобрениях – 17.5–21.8 мг%.
Практически все растения в развитии используют нитратный азот. Но как только соединение попадает в организм человека, оно превращается в нитритный азот (NO2), который несет колоссальную опасность. Исследования показали, что на нашем экспериментальном участке нитратного азота было от 27 до 194 мг/кг сырой массы. Такие дозы для человека опасности не представляют, ведь ПДК составляет 500 мг/кг сырой массы.
Заключение
Продолжительное применение удобрений положительным образом воздействует на содержание гумуса в почвенных массах. Когда используют NPK вместе с органическими удобрениями, то среднее содержание гумуса растет до 2.6–2.8 %; лишь NPK – до 2.4–2.5 %, при содержании гумуса в контроле – 2.2 %. В любом случае, удобрения понижали обменную кислотность у почвы; больше всего это наблюдали при применении NPK и ТНК до рНKCL 5.2–5.7, при рНKCL в контроле – 5.1. Точно такая же закономерность прослежена по гидролитической кислотности.
В среднем содержание подвижного фосфора росло, в частности, в случае совместного применения минеральных и органических удобрений, а также при двух дозах ТНК (303–386 мг/кг почвы). Говоря о содержании обменного калия в почве, то оно меняется в несущественной степени – 145–212 мг/кг в том или ином опытном варианте.
Исследования в течение восьми ротаций севооборота за 45 лет выявили достаточно высокую эффективность за счет комплексного внедрения удобрений. Максимальный размер средней урожайности в сухом веществе картофеля был получен в варианте 80 т/га+1 NPK, это составляло 5.5 т/га и превысило контрольное значение на 83.3 %. Минеральные удобрения повышали урожайность картофеля до 3.6–4.4 т/га (на 20.0–46.7 % выше контроля), органические – до уровня 3.9–4.5 т/га (на 30.0 и 50.0 % выше контроля).
С наращиванием дозировки минеральных удобрений количество сухого вещества понижается на 2-3 %. По количеству в картофеле крахмала расхождения были несущественными. С учетом внесения минеральных удобрений в размере 12.8–13.3 %, органических удобрений – 12.9–13 %, при значении NPK совместно с органическими удобрениями – 11.0–13.0 %. Количество витамина С в клубнях картофеля было достаточно высоким – 14.1–25.5 мг%. Содержание нитратного азота не превышало ПДК – 500 мг/кг сухой массы. Определено, что наши научные исследования согласуются с работами других авторов [4–6, 8, 9, 14–17].
Об авторах
Николай Тихонович Чеботарев
Институт агробиотехнологий ФИЦ Коми НЦ УрО РАН
Email: olbrov@mail.ru
доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник Института агробиотехнологий им. А. В. Журавского
Россия, 167023, Республика Коми, Сыктывкар, ул. Ручейная, д. 27Ольга Владиславовна Броварова
Институт агробиотехнологий ФИЦ Коми НЦ УрО РАН
Автор, ответственный за переписку.
Email: olbrov@mail.ru
кандидат химических наук, научный сотрудник Института агробиотехнологий им. А. В. Журавского
Россия, 167023, Республика Коми, Сыктывкар, ул. Ручейная, д. 27Список литературы
- Заболоцкая, Т. Г. Северный подзол и удобрения / Т. Г. Заболоцкая, И. И. Юдинцева, А. В. Кононеко. – Сыктывкар, 1978. – 94 с.
- Забоева, И. В. Почвы и земельные ресурсы Коми АССР / И. В. Забоева. – Сыктывкар: Коми книжное издательство, 1975. – 344 с.
- Заболоцкая, Т. Г. Биологический круговорот элементов в агроценозах и их продуктивность / Т. Г. Заболоцкая. – Ленинград: Наука, 1985. – 179 с.
- Чеботарев, Н. Т. Об эффективности использования удобрений при возделывании кормовых культур в условиях Республики Коми / Н. Т. Чеботарев // Кормопроизводство. – 2012. –№ 8. – С. 32–33. – URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=17890024 (дата обращения: 20.03.2023).
- Мерзлая, Г. Е. Эффективность длительного применения органических и минеральных удобрений на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве / Г. Е. Мерзлая, Г. А. Зябкина, Т. П. Фомкина, А. В. Козлова, О. В. Макшакова [и др.] // Агрохимия. – 2012. – № 2. – С. 37–46. – URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=17680660 (дата обращения: 20.03.2023).
- Минеев, В. Г. Плодородие и биологическая активность дерново-подзолистой почвы при длительном применении удобрений и их последействии / В. Г. Минеев, Н. Ф. Гомонова, М. Ф. Овчинникова / Агрохимия. – 2004. – № 7. – С. 5–10. – URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=17256366 (дата обращения: 20.03.2023).
- Лапа, В. В. Влияние органо-минеральной системы удобрения на продуктивность севооборотов и баланс гумуса в дерново-подзолистых почвах / В. В. Лапа, В. Н. Босак, Г. В. Пироговская // Агрохимия. – 2009. – № 2. – С. 40–44. – URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=11695580 (дата обращения: 20.03.2023).
- Изместьев, В. М. Влияние длительного применения минеральных удобрений на продуктивность кормовых севооборотов / В. М. Изместьев, А. К. Свечников // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. – 2015. – № 4. – С. 29–34. – URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=23857049 (дата обращения: 20.03.2023).
- Чеботарев, Н. Т. Динамика плодородия и продуктивности дерново-подзолистой почвы под действием длительного применения удобрений в условиях Республики Коми / Н. Т. Чеботарев, А. А. Юдин // Достижения науки и техники АПК. – 2015. – № 2. – С. 11–13. – URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=23167327 (дата обращения: 20.03.2023).
- Бакина, Л. Г. Влияние известкования на изменение состава гумуса дерново-подзолистых почв в зависимости от химических свойств их гуминовых кислот / Л. Г. Бакина, В. Ф. Дричко, З. П. Небольсина // Агрохимия. – 2012. – № 1. – С. 14–23. – URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=17356543 (дата обращения: 20.03.2023).
- Мухамадьяров, Ф. Ф. Методическое пособие по определению энергозатрат при производстве продовольственных ресурсов и кормов для условий Северо-Востока европейской части Российской Федерации / Ф. Ф. Мухамадьяров, В. А. Фигурин, В. П. Ашихмин, С. Л. Коробицин, Т. П. Кокурин. – Киров:НИИСХ Северо-Востока, 1997. – 62 с.
- Dymov, A. A. Postagrogenic development of Retisols in the middle taiga subzone of European Russia (Komi Republic). / A. A. Dymov, Yu. A. Dubrovskiy, V. V. Startsev // Land Degradation & Development. – 2018. – № 3. – P. 495-505. doi: 10.1002/Idr.2881. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=35456191.
- Доспехов, Б. А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований) / Б. А. Доспехов. – Москва:Агропромиздат, 1985. – 315 с.
- Золкина, Е. И. Влияние длительного применения удобрений на плодородие дерново-подзолистой почвы и продуктивности культур / Е. И. Золкина // Плодородие. – 2019. – № 5. – С. 20–23. doi: 10.25680/S19948603.2019.110.06. – URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=41221407 (дата обращения: 20.03.2023).
- Чеботарев, Н. Т. Влияние длительного применения органических и минеральных удобрений на продуктивность агроценозов Европейского Северо-Востока / Н. Т. Чеботарев, О. В. Броварова // Аграрная наука. – 2022. – № 5. – С. 87–92. doi: 10.32634/0869-8155-2022-359-5-87-92. – URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=48663277 (дата обращения: 20.03.2023).
- Ямалтдинова, В. Р. Влияние длительного применения систем удобрений на агрохимические и биологические показатели дерново-подзолистой почвы среднего Предуралья / В. Р. Ямалтдинова, Н. Е. Завьялова, М. Г. Субботина // Пермский аграрный вестник. – 2019. – № 3. – С. 95–102. – URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=41584568 (дата обращения: 20.03.2023).
- Мерзлая, Г. Е. Эффекты последействия минеральных и органических удобрений на дерново-подзолистой почве / Г. Е. Мерзлая// Плодородие. – 2019. – № 1. – С. 15–17. doi: 10.25680/S19948603.2019.106.04. – URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=37072819 (дата обращения: 20.03.2023).
Дополнительные файлы
