агроэкологическая эффективность применения органических и

На правах рукописи
Фёдоров
Андрей Яковлевич
АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
ОРГАНИЧЕСКИХ И МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ ПРИ
ВЫРАЩИВАНИИ КАРТОФЕЛЯ В УСЛОВИЯХ СЕВЕРА ЯКУТИИ
Специальности: 06.01. 04 – агрохимия
03. 00. 16 – экология
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата сельскохозяйственных наук
Москва 2007
Работа выполнена в лаборатории органического вещества почв и
органических удобрений ГНУ Всероссийский научно – исследовательский
институт агрохимии им. Д.Н. Прянишникова и лаборатории агроэкологии ГНУ
Якутский
научно – исследовательский институт сельского хозяйства СО
Россельхозакадемии
Научные руководители: доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Мерзлая Генриэта Егоровна,
кандидат сельскохозяйственных наук
Степанов Айаал Иванович
Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,
профессор Жуков Юрий Петрович,
доктор биологических наук
Лунев Михаил Иванович
Ведущая организация: Институт биологических проблем криолитозоны
ЯНЦ СО РАН
Защита диссертации состоится «___» ________2007 г. в 14 часов на
заседании диссертационного совета Д.006.029.01 ГНУ Всероссийский научно –
исследовательский институт агрохимии имени Д.Н. Прянишникова.
Адрес: 127550, г. Москва, ул. Прянишникова, 31 а, ВНИИА.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ ВНИИА.
Автореферат разослан «___» __________ 2007 г.
Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью,
можно прислать по адресу: 127550, г. Москва, ул. Прянишникова, 31 а.
Ученый секретарь
диссертационного совета,
кандидат биологических наук
С.И. Цыганок
2
Общая характеристика работы
Актуальность
На севере Якутии, в экстремальных условиях Верхоянского района,
относящегося к самым холодным территориям в Северном полушарии с
абсолютным максимумом отрицательных температур
- около
70 оС и
характеризующегося распространением таежных мерзлотных почв, остро стоит
вопрос снабжения населения продовольственным картофелем. До настоящего
времени выращиванием картофеля под Верхоянском занимались отдельные
энтузиасты, и не было научного обоснования получения устойчивых урожаев
культуры. В связи с этим актуальны исследования по разработке эффективных,
экологически безопасных агроприемов производства раннего картофеля на
мерзлотных таежных почвах, включая применение удобрений и других
агрохимических средств, оптимизацию их доз и сочетаний для повышения
урожайности и улучшения качества клубней.
Цель и задачи исследований
Целью исследований явилось изучение закономерностей действия
навоза крупного рогатого скота, минеральных удобрений и гумата калия при
выращивании раннего картофеля на мерзлотной аллювиальной почве в
Верхоянском районе Якутии и установление эффективных, экологически
безопасных их сочетаний и доз.
Для достижения поставленной цели решали следующие задачи:
- Изучить влияние навоза, минеральных удобрений и гумата калия на
рост и развитие картофеля при выращивании на севере Якутии.
- Определить действие органических и минеральных удобрений в
различных дозах и сочетаниях на урожайность картофеля.
- Исследовать влияние органических и минеральных удобрений на
качество клубней.
- Определить пораженность картофеля болезнями.
- Дать агроэкологическую и экономическую оценку применения навоза,
минеральных удобрений и гумата калия при выращивании картофеля.
Научная новизна
Впервые в экстремальных условиях Верхоянского района Якутии на
таежной мерзлотной аллювиальной почве проведены исследования в полевом
опыте по изучению закономерностей действия навоза и минеральных
удобрений, а также гумата калия в различных дозах и сочетаниях при
выращивании
раннего
картофеля
сорта
Полет.
На
основании
экспериментальных материалов дано научное обоснование агрономически
эффективного и
экологически безопасного применения органических и
минеральных удобрений под ранний картофель для обеспечения устойчивой
урожайности и получения биологически полноценной продукции.
3
Практическая значимость
Получены экспериментальные данные для разработки систем удобрения
под картофель в целях повышения его урожайности и качества клубней на
таежной мерзлотной аллювиальной почве в Верхоянском районе Якутии.
Для уровня урожайности 60 ц/га предложено выращивание раннего
картофеля сорта Полет и применение органо-минеральной системы удобрения
при ежегодном внесении навоза в дозе 10 т/га.
Для
индивидуальных
хозяйств,
располагающих
достаточным
количеством навоза, под ранний картофель рекомендуется применение одного
навоза в ежегодной дозе 20 т/га.
Основные положения, выносимые на защиту:
- Особенности действия навоза, минеральных удобрений, гумата калия на
урожайность картофеля, качество клубней и пораженность их болезнями на
мерзлотной аллювиальной почве Верхоянского района Якутии.
-Эффективные, экологически безопасные дозы и сочетания органических
и минеральных удобрений под картофель в экстремальных условиях севера
Якутии.
Апробация работы
Результаты исследований докладывались на Международной научной
конференции ВНИИА (г. Москва, 2004 г.), ученых советах ГНУ ЯНИИСХ (г.
Якутск, 2000-2005 гг.), Международной научно-практической конференции
«Агроэкологические проблемы использования органических удобрений на
основе отходов промышленного животноводства» (г. Владимир, 2006).
Публикации
По материалам диссертации опубликовано 6 работ.
Структура работы
Диссертационная работа изложена на 108 страницах машинописного
текста, включает введение, 5 разделов, выводы, предложения производству.
Содержит 13 таблиц, 8 рисунков, 10 приложений. Список литературы состоит
из 207 отечественных и зарубежных источников.
Содержание работы
Объекты и методы исследований
Исходя из цели и задач исследований, в качестве основных объектов
изучали: 1) картофель (Solanum tuberosum L.) сорта Полет, 2) навоз крупного
рогатого скота, 3) минеральные удобрения, 4) гумат калия.
Картофель Полет – раннеспелый, столового назначения, селекции
Тулунской селекционной станции. Получен скрещиванием сортов (Тулунский х
Юбель) х Лорх х Тулунский. Районирован в Якутии, по Ленскому району, с
1983 г.
В качестве органического удобрения использовали навоз крупного
рогатого скота влажностью 70%, который содержал (на сухое вещество) 1,0%
общего азота; 2,1 % фосфора (Р2О5); 1,1 % калия (К2О).
4
Гумат калия (ГК) произведен из бурых углей местного происхождения.
Состав: 37-42 % углерода; 3,5-5 % водорода; 48- 57% кислорода; 2-6% азота.
Удобрение разработано Институтом Горного дела Севера СО РАН (Патент
164480770 РФ, МКИ С G 1/4).
Из минеральных удобрений вносили аммиачную селитру, суперфосфат
двойной, хлористый калий в дозах N 180 P150 K130.
Работа выполнялась в лаборатории органического вещества почв и
органических удобрений ГНУ Всероссийский научно-исследовательский
институт агрохимии им. Д.Н. Прянишникова и лаборатории агроэкологии ГНУ
Якутский
научно-исследовательский институт сельского хозяйства.
Исследования проводились на
научно-производственном стационаре в
Верхоянске Республики Саха (Якутия) в полевом опыте, заложенном на
левом берегу р. Яны. Почва таежная мерзлотная аллювиальная суглинистая.
Перед закладкой опыта в пахотном слое почвы (0-20 см) содержалось гумуса
2,2%; N общего 0,21 %, подвижных форм фосфора и калия соответственно
198 и 265 мг/кг, рН солевой – 6,5; рН водный 7,3. Содержание тяжелых
металлов в почве невысокое: свинца – 17 мг/кг, меди - 34, цинка – 38,кадмия –
0, 1, марганца – 1,5 мг/кг сухого вещества, т.е. значительно ниже ОДК (ГН
2.1.7.020-94).
Схема опыта включала следующие варианты: 1 - Контроль, без
удобрений; 2 - N180 P150 K130; 3 - Навоз 30 т/га; 4 - Навоз 60 т/га; 5 - N180
P150 K130 + навоз 30 т/га; 6 - ГК 2,5 кг/га; 7 - N180 P150 K130 + ГК 2,5 кг/га; 8
- Навоз 30 т/га + ГК 2,5 кг/га; 9 - Навоз 60 т/га + ГК 2,5 кг/га, 10 - N180 P150
K130 + навоз 30 т/га + ГК 2,5 кг/га; 11 - ГК 4,2 кг/га; 12 - N180 P150 K130 + ГК
4,2 кг/га; 13 - Навоз 30 т/га + ГК 4,2 кг/га; 14 - Навоз 60 т/га + ГК 4,2 кг/га; 15 N180 P150 K130 + навоз 30 т/га + ГК 4,2 кг/га.
Закладку и проведение опыта выполняли в соответствии с
общепринятыми методиками (Методика исследований по культуре
картофеля, 1967; Юдин, 1980; Доспехов, 1985; Ефимов, Калиниченко,
Горлова, 1988; Программа и методика исследований в Географической сети
полевых опытов по комплексному применению средств химизации в
земледелии, 1990).
Общая площадь делянки - 100 м2, учётная - 50 м2, защитной полосы –
50 м2 . Повторность – 3 - кратная. Схема посадки – 70 х 35 см.
В 1999 г. почву на опытном участке дисковали с помощью БДТ–2,2 в 2-3
следа на глубину 20-22 см с последующим боронованием. Весной 2000 г.
проводили закрытие влаги ЛДГ–5 в агрегате с МТЗ -82 на глубину 10 см,
дискование на глубину 12-15 см, боронование БЗСС в 2-3 следа. Органические
и минеральные удобрения, гумат калия вносили согласно схеме опыта.
С учетом того, что в Центральной Якутии наибольший процент урожая
картофеля и других культур получают с мелиорированных земель,
обязательным и необходимым мероприятием в засушливой зоне Якутского
заполярья также считали орошение. В этой связи при проведении полевого
опыта был предусмотрен полив картофеля, который осуществлялся
5
дождевателем ДДН-70 в агрегате с ДТ–75. Поливная норма равнялась 300 м3/га.
Суммарное водопотребление составляло от 600 до 2000 м3/га в зависимости от
условий года. Поливы проводили по фазам развития растений: до появления
всходов, по всходам, а также в фазы бутонизации, цветения и
клубнеобразования.
После поливов осуществляли рыхление почвы, окучивание растений при
высоте 15-17 см. Основное окучивание приходилось на бутонизацию перед
смыканием ботвы. Уборку урожая проводили картофелекопалкой.
Действие гумата калия испытывали в двух дозах: 2,5 и 4,2 кг сухой
массы на 1 га. Готовый для полива раствор гумата в концентрации 0,002%
соответствовал цвету некрепкого чая (Рекомендации ИГДС СО АН, 1998). В
этом растворе замачивали клубни за 10-12 часов до посадки. Таким же
раствором поливали растения в период вегетации по фазам развития из расчета
по 0,5-1 л на каждый куст.
Полученные в ходе исследований данные обработаны с использованием
программного обеспечения SNEDEСОR и ЕХСЕL.
В период исследований выполнялись следующие учёты и анализы:
1. Фенологические наблюдения за наступлением фаз развития картофеля.
2. Высота растений картофеля.
3. Размер ассимиляционной поверхности
исследований по культуре картофеля, 1967).
картофеля
(Методика
4. Учет урожая картофеля и товарности клубней (Минеев,1985).
5. Проведение биохимического анализа клубней картофеля на содержание
крахмала (по Эверсу), сухого вещества – термостатно-весовым методом,
витамина С (по Мурри), нитратов по ГОСТ 13496.
6. В почве определяли: гумус по Тюрину, N общий по Къельдалю; рН
солевой вытяжки – потенциометрически, подвижный фосфор и калий – по
Эгнеру-Риму.
Влажность почвы определяли термостатно – весовым методом.
Анализы почвы и растений проводили в лаборатории биохимии ГНУ
ЯНИИСХ.
Математическую обработку результатов исследований осуществляли по
методике Б.А. Доспехова (1985).
Экономическую эффективность изучаемых приемов устанавливали по
нормативным затратам труда и средств, отраженным в технологических картах.
Верхоянский район Якутии, где проводились исследования, относится к
наиболее холодным в Северном полушарии (абсолютный максимум
отрицательных температур Верхоянска около -70 оС). За год выпадает 154 мм
осадков, из них 90 мм приходится на летний период. Продолжительность
периода с температурами воздуха более +10 оС составляет 78 дней (с 4 июня по
20 августа) при сумме температур 1045-1200 градусов. Нередко в этот период
наблюдаются заморозки.
6
За годы исследований (2000-2002 гг.) метеорологические условия
приближались к среднемноголетним. Относительная влажность воздуха была
несколько меньшей в 2001 году по сравнению с первым и третьим годами
опыта. Сумма активных температур в среднем составляла 1060 оС, т.е. была
ниже требуемой для ранних сортов картофеля (1100-1200 оС). ГТК в период
вегетации колебался от 0,81 до 0,87. При сходных значениях среднемесячных
температур воздуха в летний период в годы опыта в июле 2002 г. наблюдалось
резкое понижение температуры: 17 июля с +32 до +6 оС, 19-20 июля – до минус
1оС, вызвавшее гибель надземной массы картофеля. И хотя в последующем с
повышением температуры рост растений возобновился, это не могло не
сказаться отрицательно на урожайности в 2002 г.
Результаты исследований
Развитие растений картофеля
Посадку картофеля проводили в 2000 г. 8 июня, в 2001-2002 гг. 10 июня.
Почва в условиях Верхоянска достаточно хорошо прогревается в конце мая и
достигает физической спелости именно в эти сроки. Вегетационный период за
годы опыта составлял 84-87 дней.
Отмечены следующие даты прохождения фенологических фаз: начало
всходов 2-4 июля, массовые 10 - 12 июля, начало бутонизации 24-26 июля,
массовая бутонизация 30 июля -2 августа, начало цветения 3-8 августа,
массовое цветение 10 августа.
Согласно биометрическим наблюдениям, представленным в таблице 1,
внесение удобрений во всех вариантах опыта увеличивало высоту растений.
Более высокими были растения картофеля в вариантах N180 P150 K130 +
навоз 30 т/га + гумат калия 4,2 кг/га – 54 см, навоз 60 т/га+ гумат 4,2 кг/га – 53
см и навоз 30 т+ гумат 4,2 кг/га – 52 см. В ряде вариантов удобрений (вар. 5, 9,
11, 12) высота растений находилась на уровне 51 см, или на 9 см больше
контрольных.
По всем вариантам опыта с удобрениями наметилась тенденция к
увеличению количества стеблей.
Больше стеблей в расчете на один куст было в вариантах сочетания
минеральных удобрений с навозом и гуматом (вар. 15), навоза с гуматом при
внесении в высоких дозах (вар. 14), а также минеральных удобрений с навозом
(вар. 5). Характерно, что при использовании навоза, независимо от его дозы,
этот показатель оставался на одном и том же уровне и составлял 5,3 шт. на
один куст.
Масса ботвы, определяемая в фазу цветения (табл. 1), в большей мере
увеличивалась при сочетании минеральных удобрений, навоза и гумата калия
(вар.15) и вариантах навоза в дозе 30 т/га с гуматом (вар. 8, 13).
В среднем между массой ботвы и урожайностью установлена тесная
корреляционная связь (r=0,79).
7
Анализируя экспериментальные данные по биометрическим показателям
в целом по опыту, можно сказать, что совместное применение удобрений минеральных (NPK), навоза крупного рогатого скота, а также гумата калия
оказывало положительное влияние на формирование урожая клубней раннего
картофеля при выращивании его в экстремальных условиях мерзлотной
аллювиальной почвы севера Якутии.
Таблица 1
Влияние удобрений на высоту растений, количество стеблей и массу
ботвы (в среднем за 2000-2002 гг.)
№
Название варианта
Высота Количест Масса
Масса
вари
стеблей, во
ботвы в ботвы
в
анта
см
стеблей,
фазе
фазе
шт./куст
цветения, цветения,
г/куст
ц/га
1
Контроль
42
5
246
100
2
N180P150K130
47
5,2
362
147
3
Навоз 30 т/га
46
5,3
308
125
4
Навоз 60 т/га
46
5,3
346
140
5
N180P150K130 + навоз 30
т/га
51
5,5
328
133
6
ГК 2,5 кг/га
46
5,3
326
132
7
N180P150K130 + ГК 2,5
кг/га
50
5,2
340
138
8
Навоз 30 т/га + ГК 2,5 кг/га
49
5,3
408
166
9
Навоз 60 т/га + ГК 2,5 кг/га
51
5,4
362
147
10
N180P150K130 + навоз 30
т/га + ГК 2,5кг/га
48
5,5
368
150
11
ГК 4,2 кг/га
51
5,2
341
138
12
N180P150K130 + ГК 4,2
кг/га
51
5,4
363
147
13
Навоз 30 т/га + ГК 4,2 кг/га
52
5,4
405
164
14
Навоз 60 т/га + ГК 4,2 кг/га
53
5,6
419
170
15
N180P150K130 + навоз 30
т/га + ГК 4,2 кг/га
54
5,7
424
172
8
Как показали исследования, внесение органических и минеральных
удобрений способствовало развитию листового аппарата картофеля (табл. 2).
Так, если на контроле площадь ассимиляционной поверхности по годам опыта
составляла 23,5-24,9 тыс. м2/га, то в вариантах внесения удобрений она
достигала 30,8-31,7 тыс. м2/га.
Таблица 2
Влияние удобрений на ассимиляционную поверхность картофеля,
тыс. м2/га
№
Название варианта
2000 г.
2001 г.
2002 г. Среднее
вари
анта
1
Контроль
24,9
23,5
24,5
24,3
2
N180P150K130
31,3
25,6
26,5
27,8
3
Навоз 30 т/га
29,4
26,0
27,0
27,4
4
Навоз 60 т/га
28,9
27,0
28,0
27,9
5
N180P150K130 + навоз 30
т/га
27,6
26,9
27,9
27,4
6
ГК 2,5 кг/га
28,8
23,8
24,8
25,8
7
N180P150K130 + ГК 2,5
кг/га
29,7
25,7
26,7
27,3
8
Навоз 30 т/га + ГК 2,5 кг/га
29,7
27,8
28,7
28,7
9
Навоз 60 т/га + ГК 2,5 кг/га
26,6
27,5
28,0
27,3
10
N180P150K130 +
30т/га + ГК 2,5 кг/га
навоз
30,5
29,3
30,2
30,0
11
ГК 4,2 кг/га
30,8
24,6
25,5
26,9
12
N180P150K130 + ГК 4,2
кг/га
25,8
26,5
27,4
26,5
13
Навоз 30 т/га + ГК 4,2 кг/га
28,1
28,9
29,1
28,7
14
Навоз 60 т/га + ГК 4,2 кг/га
31,2
30,0
30,9
30,7
15
N180P150K130 + навоз 30
т/га + ГК 4,2 кг/га
30,8
30,8
31,7
31,1
Урожайность картофеля
Органические и минеральные удобрения, особенно в вариантах
сочетаний, оказали значительное влияние на урожайность раннего картофеля в
годы исследований, что можно видеть из данных опыта, представленных в
таблице 3.
Согласно экспериментальным данным, на естественном фоне, т.е. без
9
удобрений,
средняя
урожайность картофеля составляла 45,6 ц/га с
колебаниями по годам от 39 до 50,3 ц/га. За счет одних минеральных удобрений
- N180P150K130 в среднем за годы опыта было получено 54,6 ц/га. Прибавка к
контролю при этом, равная 9 ц/га при НСР05, оказалась недостоверной.
Таблица 3
Урожайность картофеля в зависимости от удобрений
№ Название варианта
2000 г. 2001 г. 2002 г. В среднем за 3 года
вар
Урожай Прибавка
и
ность, ц/га %
ант
ц/га
а
1 Контроль
46,7
50,3
39,0
45,6
2
N180P150K130
58
59,0
47,0
54,6
9,0
3
Навоз 30 т/га
61,6
62,3
45,0
56,3
10,7 23,4
4
Навоз 60 т/га
69
71,0
52,0
64,0
18,4 40,3
5
N180P150K130 + навоз
30 т/га
67,3
70,6
50,0
62,6
17,0 37,2
6
ГК 2,5 кг/га
51,0
52,0
43,0
48,6
3,0
7
N180P150K130 + ГК
2,5 кг/га
59,0
62,3
51,0
57,4
11,8 25,8
8
Навоз 30 т/га + ГК 2,5
кг/га
61,0
65,0
53,0
59,6
14,0 30,7
9
Навоз 60 т/га + ГК 2,5
кг/га
70,1
74,0
62,3
68,0
22,4 49,1
10
N180P150K130 + навоз
30 т/га + ГК 2,5 кг/га
75,3
70,3
64,0
69,8
24,2 53,0
11
ГК 4,2 кг/га
52,3
54,6
46,3
51,0
5,4
12
N180P150K130 + ГК
4,2 кг/га
64,0
67,6
54,6
62,0
16,4 35,9
13
Навоз 30 т/га + ГК 4,2
кг/га
66,3
69,0
58,3
64,5
18,9 41,4
14
Навоз 60 т/га + ГК 4,2
кг/га
65,3
69,6
61,0
65,2
19,6 42,9
15
N180P150K130 + навоз
30 т/га + ГК 4,2 кг/га
76,3
72,6
66,3
71,7
26,1 57,2
15,6
8,8
9,5
11,6
НСР05
19,7
6,5
11,8
10
Применение органической системы удобрения – 30 т/га навоза – также не
обеспечивало достоверной прибавки урожая картофеля. В то же время удвоение
дозы навоза (вар. 4) привело к значимому росту урожайности, позволяя
получить в среднем за годы исследований 64 ц/га клубней, т.е. на 18,4 ц/га (или
на 40%)
больше неудобренного контроля. При этом окупаемость каждой
тонны навоза урожаем в данном варианте составила 31 кг.
Совместное внесение навоза и минеральных удобрений - N180P150K130
+ навоз 30 т/га (вар. 5) было эффективным, т. к. обеспечивало среднюю
урожайность на уровне 62,6 ц/га, что на 37,2% превышало контроль без
удобрений.
В вариантах гумата калия в дозах 2,5 и 4,2 кг/га при одностороннем
внесении под картофель в среднем за 3 года достоверной прибавки не было
получено. Не достигнуто значимого эффекта от гумата калия также на фонах
минеральном (при сравнении пар вариантов 2 и 7, 2 и 12), органо-минеральном
(вар. 10 и 5, 15 и 5) и органическом (вар. 3 и 8, 13 и 3; 9 и 4, 14 и 4).
Качество клубней картофеля
Важным качеством картофеля является товарность клубней. При
определении товарности клубни разделяли на две фракции. К товарным
относили клубни массой более 30 г. Клубни массой менее 30 г считали
пригодными на кормовые цели.
В условиях опыта товарность клубней на контроле (табл. 4) составила в
среднем 70,7% с колебаниями по годам от 70 до 72%. Высокая товарность
отмечена при внесении минеральных удобрений и их сочетаний с навозом. В
варианте 30 т/га навоза товарность составляла 74,2%. Увеличение дозы навоза
в 2 раза (до 60 т/га) повышало показатель товарности до 75,4%.
В зависимости от доз ГК различий в товарности не наблюдалось – по
обеим дозам она составляла в среднем за годы опыта 74,4%. Максимальная
товарность клубней – 81,8 % - была при внесении удобрений в варианте их
сочетания NPK + навоз 30 т/га + ГК 2,5 кг/га.
Корреляционная зависимость товарности клубней от дозы внесения
удобрений в среднем по годам выражалась коэффициентами 0,70; 0,74; 0,64.
Как известно, на содержание сухого вещества и крахмала картофеля влияет
комплекс факторов: условия года, уровень минерального питания,
влагообеспечение, агротехника, окультуренность почвы, степень зрелости
клубней (Говоров, 1968; Постников, Ключерев, Полегаев, 1992; Федотова,
2003). При проведении наших исследований содержание сухого вещества в
клубнях на контроле в среднем за период 2000-2002 гг. составляло 15,1% (табл.
4). От внесения удобрений содержание сухого вещества повышалось, и более
высоким – 16,7% оно было в варианте NPK + навоз 30 т/га + ГК 4,2 кг/га (вар.
11
15). При применении одних минеральных удобрений в клубнях содержалось
15,8 % сухого вещества, одного навоза – 16-16,1%, одного гумата – 16,1-16,3%.
Содержание крахмала в клубнях в среднем за период исследований в
вариантах опыта колебалось от 6,1 до 7,7 % при значении на контроле 6,8%.
Рост дозы навоза с 30 до 60 т/га увеличивал содержание крахмала с 6,3 до 7,3%.
Больше всего крахмала в клубнях – 7,7% было при комплексном применении
удобрений (вар 15). При внесении одних минеральных удобрений и одного
гумата в низкой дозе содержание крахмала в картофеле по отношению к
контролю снижалось, а в варианте гумата калия в высокой дозе - находилось
на уровне контроля.
Таблица 4
Качество клубней картофеля, в среднем за 2000-2002 гг.
№
Название варианта
Товарность, Сухое
Крахмал, Витам
вари
%
вещество, %
ин С,
анта
%
мг%
1
Контроль
70,7
15,1
6,8
10,1
2
N180P150K130
77,3
15,8
6,4
9,8
3
Навоз 30 т/га
74,2
16,1
6,3
10,4
4
Навоз 60 т/га
75,4
16
7,3
11,1
5
N180P150K130 + навоз 30
т/га
77,7
16,1
6,1
10,8
6
ГК 2,5 кг/га
74,4
16,1
6,3
10,0
7
N180P150K130 + ГК 2,5
кг/га
78,3
16,4
6,4
11,5
8
Навоз 30 т/га + ГК 2,5 кг/га
75,9
16,1
6,7
10,7
9
Навоз 60 т/га + ГК 2,5 кг/га
76.8
15,2
6,8
10,0
10
N180P150K130 + навоз 30
т/га + ГК 2,5 кг/га
81,0
15,4
6,6
10,8
11
ГК 4,2 кг/га
74,4
16,3
6,8
10,6
12
N180P150K130 + ГК 4,2
кг/га
76,4
15,3
7,0
10,7
13
Навоз 30 т/га + ГК 4,2 кг/га
74,3
15,6
6,5
9,7
14
Навоз 60 т/га + ГК 4,2 кг/га
74,7
15,6
7,0
9,9
15
N180P150K130 + навоз 30
т/га + ГК 4,2 кг/га
80,8
16,7
7,7
11,8
12
Содержание витамина С при внесении удобрений изменялось
неоднозначно. Минеральные удобрения (вар.2) снижали этот показатель.
Дополнение их навозом в дозе 30 т/га позволило несколько повысить
содержание витамина С – до 10,8% при содержании на контроле 10,1%. Навоз
при одностороннем применении большее положительное влияние на
обеспеченность клубней витамином С оказывал при повышении дозы внесения.
Максимальное содержание витамина С в клубнях, равное 11,8%, получено в
варианте 15 - NPK + навоз 30 т/га + ГК 4,2 кг/га.
Применение удобрений изменяло содержание нитратов в клубнях
картофеля (рис. 1). При одностороннем внесении меньшее влияние на
содержание нитратов в продукции оказывали минеральные удобрения и
большее – навоз. Причем с ростом дозы навоза нитратов в клубнях было
больше. Внесение одного гумата независимо от дозы практически не влияло на
накопление нитратов в картофеле. Более высокое содержание нитратов в
отдельные годы (200-230 мг/кг NO3) отмечено в вариантах NPK + навоз 30 т/га,
NPK + навоз 30 т/га + ГК 4,2 кг/га, навоз 30 т/га + ГК 4,2 кг/га и навоз 60 т/га
+ ГК 4,2 кг/га. Эти данные показывают, что дополнение гуматом калия
минеральных удобрений, а также навоза, не снижает содержания нитратов в
растениях.
В целом, исходя их данных проведенного опыта, можно заключить, что во
всех изучаемых вариантах удобрения содержание нитратов в клубнях
картофеля во все годы наблюдений не превышало гигиенических нормативов
качества и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов, т.е.
250 мг/кг (СанПиН 2.3.2.560-96).
250
мг/кг
200
150
100
50
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
2000
2001
2002
Рис. 1. Содержание нитратов в клубнях картофеля
13
Результаты фитопатологических наблюдений, проводимых в опыте в
конце вегетационного периода, приведены в таблице 5. Как видно из
полученных данных, клубни картофеля при выращивании на мерзлотной
аллювиальной почве поражались болезнями - паршой обыкновенной на 13,116,6%, ризоктониозом – на 17,6-28,3%. Применение удобрений не влияло на
распространение болезней картофеля. Если на контроле пораженность клубней
паршой обыкновенной составляла 15%, ризоктониозом 23,6%, то в среднем по
вариантам удобрений эти показатели равнялись соответственно 14,7 и 22,3% .
Таблица 5
№
вари
анта
1
Пораженность клубней картофеля болезнями, %
Название варианта
Парша
Ризоктониоз
обыкновенная
Контроль
15,0
23,6
2
N180P150K130
16,0
22,3
3
Навоз 30 т/га
16,6
20,6
4
Навоз 60 т/га
14,0
25,7
5
N180P150K130 + навоз 30т/га
14,2
28,3
6
ГК 2,5 кг/га
15,0
18,0
7
N180P150K130 + ГК 2,5 кг/га
13,5
23,0
8
Навоз 30т/га + ГК 2,5 кг/га
13,1
17,6
9
Навоз 60 т/га + ГК 2,5 кг/га
13,2
23,0
10
N180P150K130 + навоз 30 т/га
+ ГК 2,5кг/га
16,1
21,3
11
ГК 4,2 кг/га
13,0
19,3
12
N180P150K130 + ГК 4,2 кг/га
15,0
21,2
13
Навоз 30 т/га + ГК 4,2 кг/га
14,0
21,7
14
Навоз 60 т/га + ГК 4,2 кг/га
16,0
21,1
15
N180P150K130 + навоз 30 т/га
+ ГК 4,2 кг/га
14,3
21,6
В среднем по вариантам
14,6
21,8
В среднем по вариантам удобрений
14,7
22,3
14
Агроэкологическая и экономическая эффективность применения
удобрений
В условиях таежной мерзлотной аллювиальной почвы севера Якутии
ежегодное внесение минеральных удобрений, включая повышенные дозы азота,
и применение навоза в обеих дозах (30 и 60 т/га) не привело к ухудшению
экологического состояния агроценоза картофеля. Об этом свидетельствуют
данные по содержанию нитратов в клубнях, которое во все три года
исследований в вариантах удобрений колебалось от 76 до 230 мг/кг NO3, т.е.
было ниже допустимого уровня. Все применяемые в опыте минеральные и
органические
удобрения не оказали также отрицательного влияния на
фитосанитарное состояние агроценоза, поражение его болезнями.
Действие удобрений при внесении под картофель отразилось на
показателях экономической эффективности. Наиболее высокая урожайность
клубней - 62,6 ц/га и высокий чистый доход - 15,3 тыс. руб./га получены в
варианте сочетания навоза и минеральных удобрений. Внесение одного навоза
в дозе 30 т/га не повышало урожайности и к тому же было связано с высокими
по сравнению с вариантом минеральных удобрений затратами на применение.
Вместе с тем чистый доход от навоза в высокой дозе (60 т/га), составивший
12,6 тыс. руб./га, был выше, чем в варианте одних минеральных удобрений.
Применение гумата калия в обеих изучаемых дозах при урожайности
картофеля 48,6-51 ц/га давало самый низкий в условиях опыта чистый доход
(3-5,6 тыс. руб./га).
На основе анализа трехлетних данных по урожайности, экономической и
экологической эффективности можно утверждать, что применение органоминеральной системы удобрения, а также навоза в повышенной дозе является
важным приемом устойчивого производства картофеля в Верхоянском районе.
При этом следует иметь в виду, что расчетной урожайности картофеля в
условиях проведенного полевого опыта не было достигнуто, и дозы
минеральных удобрений оказались завышенными. Фактическая урожайность в
данном случае была в 3-4 раза ниже, чем в Центральной Якутии. В связи с
этим, с эколого-агрохимической точки зрения, дозы минеральных удобрений
под картофель целесообразно устанавливать
с учетом коэффициентов
возмещения выноса.
Выводы
1.
При выращивании картофеля на мерзлотной аллювиальной
почве в экстремальных условиях Верхоянского района Якутии,
характеризующемся коротким вегетационным периодом – 84-87
дней, низкой обеспеченностью атмосферными осадками – 90 мм
при сумме температур 1060 градусов и ГТК = 0,8, эффективно
использование раннего сорта Полет и применение органоминеральной системы удобрения - NPK + навоз 30 т/га,
позволяющее получать в среднем за 3 года 62,6 ц/га клубней,
15
что на 37% выше контроля без удобрений. Ежегодная доза
навоза при этом составляет 10 т/га.
2.
При одностороннем внесении навоза под картофель в дозе 30
т/га не обеспечивается
значимой прибавки урожая.
Достоверный рост урожайности по органической системе
отмечается с увеличением дозы навоза в 2 раза (до 60 т/га).
Сбор клубней при этом в среднем за 3 года составляет 64 ц/га,
что на 40% превышает контроль.
3.
Минеральная система удобрения - N180P150K130, при внесении
которой под картофель получено в среднем 54,6 ц/га клубней,
или на 9 ц/га выше контроля, оказалась неэффективной.
4.
В вариантах одностороннего применения гумата калия в дозах
2,5 и 4,2 кг/га прибавка урожая картофеля в среднем за годы
опыта была недостоверной. Не достигнуто значимого эффекта
от гумата калия также на фонах минеральном (NPK), органоминеральном (NPK + навоз) и органическом (30 и 60 т/га
навоза).
5.
Навоз и минеральные удобрения положительно влияли на
продукционные процессы картофеля. В варианте органоминеральной системы - NPK + 30 т/га навоза растения по
сравнению с контрольными характеризовались большей
высотой стеблей - от 48 до 50 см против 38-46 см, большим
количеством стеблей в расчете на 1 растение - от 5,3 до 5,6
против 5 - 5,1 шт./куст и более развитой площадью листьев - от
27 до 28 против 23-25 тыс. м2/га.
6.
Внесение удобрений позволяло получать картофель лучшего
качества по сравнению с контролем по таким показателям, как
товарность клубней, содержание сухого вещества и
аскорбиновой кислоты. На содержание крахмала в клубнях
положительно влияло применение
60 т/га навоза, а также
сочетания навоза (в дозе 30 т/га) с минеральными удобрениями
и повышенной дозой гумата калия.
7.
Применение удобрений изменяло содержание нитратов в
клубнях картофеля. При одностороннем внесении меньшее
влияние на содержание нитратов в продукции оказывали
минеральные удобрения и большее – навоз. При этом с ростом
дозы навоза нитратов в клубнях было больше. Внесение одного
гумата калия независимо от дозы не влияло на накопление
нитратов в картофеле. В целом по опыту содержание нитратов в
16
клубнях картофеля не превышало гигиенических нормативов
качества и безопасности продовольственного сырья.
8.
Минеральные и органические удобрения не влияли на
распространение болезней картофеля. Если на контроле
пораженность клубней паршой обыкновенной составляла 15%,
ризоктониозом 23,6%, то в среднем по вариантам удобрений эти
показатели равнялись соответственно 14,7 и 22,3% .
9.
Высокий чистый доход – 15,3 тыс. руб./га при урожайности
картофеля 62,6 ц/га получен в варианте сочетания 30 т/га навоза
с минеральными удобрениями. Навоз в дозе 30 т/га был
неэффективен. В то же время повышенная доза навоза - 60 т/га
позволяла получить чистый доход 12,6 тыс. руб./га, т.е. выше,
чем одни минеральные удобрения. От использования гумата в
обеих дозах получен самый низкий чистый доход (3-5,6 тыс.
руб./га).
Предложения производству
В условиях Верхоянского района Якутии на таежной мерзлотной
аллювиальной почве для получения устойчивой урожайности картофеля на
уровне 60 ц/га рекомендуется выращивание раннего сорта Полет и применение
органо-минеральной системы удобрения. Ежегодная доза навоза при этом
составляет 10 т/га, дозы минеральных удобрений устанавливаются с учетом
коэффициентов возмещения выноса.
В хозяйствах, обеспеченных навозом, при выращивании картофеля
целесообразно одностороннее его внесение при ежегодной дозе 20 т/га.
Использование гумата калия из-за его неустойчивого действия на
урожайность картофеля для широкого внедрения не рекомендуется.
С учетом агроэкологических требований картофель при использовании
эффективных доз удобрений предлагается выращивать в севообороте при
чередовании с кормовыми культурами, прежде всего с горохо-овсяной смесью.
17
Список работ, опубликованных по теме диссертации
1.Методические
рекомендации
по
изучению
эффективности
нетрадиционных органических и органоминеральных удобрений. / Р.А.
Афанасьев, Г.Е. Мерзлая, А.В. Ваулин, А.И. Степанов, А.Я. Федоров и др. – М.:
Агроконсалт, 2000 г. – 40 с.
2. Степанов А.И.,
Федоров А.Я.
Применение гумата калия,
минеральных, органических удобрений под картофель в условиях Верхоянья. //
Проблемы
сельскохозяйственного
производства
в
изменяющихся
экономических и экологических условиях в ХХI веке. Межд. конф. Пенза, 2000.
– С. 31.
3. Степанов А.И., Федоров А.Я., Эверстова У.К. Изучение влияния
гуминовых удобрений под картофель на севере Якутии // Бюллетень ВИУА. 60
лет Географической сети опытов с удобрениями. М.: ВИУА, 2001. - С 73.
4. Федоров А.Я. Влияние гуминовых удобрений на урожайность
картофеля в условиях Якутии // Бюллетень ВИУА. М., 2003. № 118. С. 203-205.
5.
Степанов А.И., Слепцов С.С., Федоров А.Я., Федорова В.С.,
Прибылых Е.И., Эверстова У.К., Алексеева А.В. Агроэкологические
исследования в Якутии // Достижения науки и техники АПК. Теоретический и
научно практический журнал. М.: 2006. № 5. - С. 4-5.
6. Степанов А.И., Федоров А.Я., Мерзлая Г.Е. Выращивание картофеля
на севере Якутии // Агрохимический вестник, 2006. № 6. – С. 22-24.
18