,

$ 66.24 75.71

Сельское хозяйство

Эффект биоудобрений на химический состав и вынос элементов питания клубнями картофеля

Введение 

Картофель – одна из важнейших сельскохозяйственных культур, широкое распространение которой обусловлено, прежде всего, ее высокой потенциальной урожайностью (до 100 т/га и более) и содержанием в клубнях питательных компонентов: углеводов, белков, аминокислот, витаминов, минеральных солей и др. [1].

В среднем в клубнях картофеля содержится 77,8% воды и 22,5% сухого вещества, в т.ч. 12-22% крахмала и до 2,1% белков, около 1% клетчатки, 0,2-0,3% жира, 0,8-1% золы. Клубни картофеля являются источником многих ценных витаминов: аскорбиновой кислоты, витаминов группы В, А, РР и минеральных солей (22 элемента Периодической системы Менделеева) – железа, кальция, калия, магния, натрия, фосфора, йода и др., необходимых для нормальной деятельности нашего организма [2-8]. Кроме того, картофель является источником антиоксидантных соединений, включая фенолы, флавоноиды, фолаты, аминокислоты, антоцианы, витамины и каротиноиды [9-12] и многие из этих соединений, присутствующих в картофеле, обеспечивают естественный источник биоактивных фитохимикатов, поэтому очень желательны в рационе человека [13-15].

Как видно, одно из главных достоинств картофеля, в ее богатом и ценном химическом составе. Но химический состав и, следовательно, качество продукции, зависящее от него, показатель не постоянный. Он может в значительной степени изменяться как от климатических условий, так и от почвенного питания.

На химический состав картофеля большое влияние оказывают удобрения, регулирующие условия почвенного питания. Удобрения являются важнейшим фактором, способным повысить продуктивность картофеля и регулировать его химический состав, улучшая качественные показатели. На сегодняшний день большинство работ посвящено особенностям действия минеральных удобрений [16, 17, 18, 19, 20, 21]. В то время как, вопросы по изучению эффективности применения биоудобрений в условиях Карагандинской области изучены очень слабо.

В связи с этим была поставлена цель – изучить особенности действия биоудобрений на химический состав и вынос элементов питания картофелем.

Материалы и методы 

Исследования проводились в условиях Карагандинской области на темно-каштановых карбонатных тяжелосуглинистых почвах с содержанием гумуса 2,54%, валового азота 0,147-0,172%, фосфора 0,20-0,25%, высоким содержанием подвижного фосфора и калия. Опыты были заложены по 4х вариантной схеме. Сорт картофеля Невский.

В качестве биоорганического удобрения применялся «Биостим Универсал», произведенный из сырья растительного происхождения, содержащий в своем составе свободные аминокислоты. В качестве биоминерального удобрения — «Гумат Суфлер», подготовленный на основе гуминовых кислот. Для полноценного изучения питания растений в опытах также использовалось концентрированное жидкое микроудобрение, предназначенное для внекорневой подкормки картофеля «Интермаг Профи Картофель». Посадка проводилась с помощью картофелесажалки «Grimе» 5 мая, норма посадки — 3,5 т/га.

Результаты и обсуждение 

Метеорологические условия 2016 года были благоприятными для роста и развития картофеля и оказали влияние на формирование урожая. Год характеризовался относительно холодной осенью и зимой. Температура воздуха была ниже на 1-30С, а в феврале-апреле месяцах выше на 3-60С выше среднемноголетней. В период посадки картофеля температура воздуха была на уровне среднемноголетней. Низкие температуры воздуха отмечались в вегетационный период культур.

За 2015-2016 гг. в условиях Бухар-Жырауского района Карагандинской области, по данным метеопоста КНИИРС, выпало 451 мм осадков, что на 146,9 мм больше среднемноголетних. Из-за обильных осадков (за июнь и июль месяцы выпало 171,4 мм осадков, что больше на 95,3 мм от среднемноголетних) надземная масса картофеля поражалась фитофторозом. Это совпало с фазой клубнеобразования, что не могло не отразиться на продуктивности картофеля.

В условиях вегетационного периода 2016 г. температурный фактор играл более значимую роль, чем условия увлажнения.

Содержание продуктивной влаги после обильных осадков было удовлетворительным, особенно в пахотном слое, где размещалась основная масса деятельной корневой системы. Запасы продуктивной влаги в метровом слое перед посадкой картофеля составили 198 мм. Во время вегетации картофеля был проведен полив (бутонизация — цветение), что позволило сохранить удовлетворительным состояние почвы до уборки культур.

Сложившийся гидротермический режим повлиял на почвенные процессы и условия минерального питания картофеля (таблица 1).

Таблица 1 — Содержание и динамика элементов питания в почве, мг/кг

Слой почвы, см

N — NO3

P2O5

К2О

до посадки

фаза бутонизации

фаза цветения

до посадки

фаза бутонизации

фаза цветения

до посадки

фаза бутонизации

фаза цветения

0-20

19,2

15,2

18,3

84,4

84,8

82,0

985

938

941

20-40

16,7

15,0

17,8

56,0

52,0

57,6

763

753

725

40-60

18,9

10,1

10,8

39,6

36,8

24,8

542

567

524

60-80

23,0

11,2

17,8

18,8

8,0

14,0

293

250

242

80-100

24,1

13,1

20,6

8,8

7,6

10,0

276

295

249

Как видно из таблицы, содержание нитратного азота в почве было на уровне средней обеспеченности. До посадки картофеля в слое почвы 0-40 см содержание азота нитратов было на уровне 18,0 мг/кг. Повышение содержания отмечалось в слое 40-60 см и глубже до одного метра. В фазу бутонизации содержание азота нитратов в почве снижалось в связи с поглощением его растениями. Но, несмотря на то, что картофель как пропашная культура имеет более высокие требования к азоту в почве, содержание его по фазам развития (фаза бутонизации – полная спелость) поддерживалось за счет интенсивного процесса нитрификации.

Содержание подвижного фосфора в почве перед посадкой картофеля и до его уборки было очень высоким и составляло 82-84 мг/кг почвы в слое 0-20 см. Некоторое снижение в период вегетации объясняется выносом растений.

Динамика калия в процессе вегетации выражена слабо, при высоком потреблении калия картофелем. Это связано с тем, что почва способна восстанавливать концентрацию почвенного раствора за счет других фракций.

Обработка надземной массы биоудобрениями по фазам картофеля улучшала условия минерального питания, усиливала ростовые процессы и обеспечила значительное накопление сухого вещества. Применение биоудобрений существенно повышало продуктивность картофеля по сравнению с контролем, а также влияло на химический состав растений (таблица 2).

 

Таблица 2 — Содержание N, Р, К в клубнях и ботве картофеля, %

Варианты

Ботва

Клубни

N

Р2О5

К2О

N

Р2О5

К2О

Фон — контроль

2,18

0,33

2,41

0,20

0,19

0,25

Фон – биомин. удобрение

2,19

0,34

2,49

0,22

0,23

0,27

Фон–биоорган. удобрение

2,24

0,34

2,46

0,28

0,22

0,29

Фон – микроудобрение

2,12

0,39

2,49

0,21

0,26

0,30

 

Применение биоудобрений существенно повышало содержание азота в ботве на 0,01-0,06%, фосфора – 0,01-0,06%, калия – 0,05-0,08%. Повышенное содержание азота, калия и низкое содержание фосфора в фазу созревания можно объяснить складывающимися метеоусловиями 2016 года. Из-за обильно выпавших осадков в июне и июле месяцах при высокой влажности почвы и недостатке тепла в августе месяце надземная масса картофеля была поражена фитофторозом. Первые признаки болезни проявились на листьях и стеблях верхнего яруса. В итоге в листьях зафиксировалось повышенное не реутилизированное количество азота и калия.

Общеизвестно что, химический состав клубней зависит от сорта, условий выращивания (климатических, погодных, типа почвы, применяемых удобрений, агротехники), зрелости клубней, сроков и условий хранения. Наиболее высокое содержание азота и калия отмечалось по биоорганическому варианту. Это связано с тем, что в составе биоорганического удобрения содержится 6,0% азота и 3,0% калия. Такая же закономерность наблюдается и по варианту с микроудобрением.

Таким образом, исследования показали, что химический состав картофеля, поступление и накопление элементов питания варьировало от химического состава биоудобрений и метеоусловий года, от которых зависит и качество основной и побочной продукции.

Вынос элементов питания урожаем является важнейшим агрохимическим показателем. Он необходим как для определения рациональных доз удобрений, так и для перспективного долгосрочного планирования применения удобрений в хозяйстве и регионе с учетом баланса макро- и микроэлементов в земледелии.

В наших опытах вынос основных элементов питания картофелем в значительной степени зависел от продуктивности и вида удобрений, таблица 3.

 

Таблица 3 – Влияние удобрений на вынос элементов питания растениями картофеля, кг/га

Варианты

Урожай-ность клубней, т/га

Вынос клубнями, кг/га

Масса ботвы, т/га

Вынос ботвой, кг/га

N

P2O5

K2O

N

P2O5

K2O

Фон — контроль

27,5

55,0

52,2

68,8

1,86

40,5

6,1

44,8

Фон–биомин.удобрение

28,6

62,9

65,8

77,2

1,87

40,9

6,4

46,6

Фон–биоорган.удобрение

33,9

94,9

74,6

98,3

2,43

54,4

8,3

59,8

Фон – микроудобрение

31,4

65,9

81,6

94,2

1,94

41,1

7,6

48,3

 

Внесение удобрений заметно повышало вынос азота и калия, меньше фосфора. Увеличение выноса азота по сравнению с другими элементами питания объясняется повышенным содержанием белковых соединений в ботве и клубнях картофеля. Вынос элементов питания с 1 га определялся химическим составом и уровнем урожайности, а также условиями увлажнения.

Применение биоудобрений увеличивало вынос элементов питания из почвы в 1,5-2,0 раза, что в большей степени определялось высотой урожая. Картофель больше всего выносит клубнями и ботвой азота и калия, меньше фосфора.

Для формирования 27,5 т/га урожая картофель использовал из почвы 55,0 кг азота, 52,2 кг фосфора и 68,8 кг калия, то с увеличением урожая этот показатель увеличивался на 42-72%. Аналогично и по выносу ботвой картофеля. Вынос азота ботвой колебался от 40 кг на контроле до 54 кг/га и калия соответственно от 44 до 59. Меньше всего ботвой картофеля выносится фосфора, в 6-7 раз ниже, чем азота и калия.

В период полного цветения растений поступление азота и калия заканчивается, а фосфора к этому времени накапливается 2/3 общего его количества в урожае. Остальной фосфор растения продолжали брать из почвы вплоть до созревания клубней.

В то же время задержка ростовых процессов под влиянием неблагоприятных факторов, но при достаточной обеспеченности растений минеральной пищей также приводит к увеличению выноса питательных элементов. Все это и определило хозяйственный вынос элементов питания картофелем, таблица 4.

Как видно, хозяйственный вынос элементов питания картофелем варьировал в зависимости от степени удобренности азотом от 95 кг/га на неудобренном до 149 кг/га на удобренных вариантах, фосфора соответственно 58-89, калия — 113-158 кг/га.

 

Таблица 4 — Хозяйственный вынос элементов питания картофелем

Внесено, кг д.в. га

Хозяйственный вынос, кг/га

Вынос 1 ц совокупной продукции

N

Р2О5

К2О

N

Р2О5

К2О

Фон — контроль

95,5

58,3

113,6

0,35

0,21

0,41

Фон – биомин. удобрение

103,8

72,2

123,8

0,36

0,25

0,43

Фон– биоорган. удобрение

149,3

82,9

158,1

0,44

0,24

0,47

Фон – микроудобрение

107,0

89,2

142,5

0,34

0,28

0,45

 

В среднем вынос азота 1 ц картофеля составил 0,37 кг/га. Вынос фосфора по сравнению с азотом почти в 2 раза ниже и составил 0,24 кг/га, калия 0,45 кг/га. Зная вынос элементов питания 1 ц урожая, можно ориентироваться в общей потребности элементов на урожай.

Выводы 

Химический состав картофеля, поступление и накопление элементов питания зависит от условий минерального питания, химического состава биоудобрений и метеоусловий года. Картофель больше всего выносит клубнями и ботвой азота и калия, меньше фосфора.

Применение биоудобрений увеличивает вынос элементов питания из почвы в 1,5-2,0 раза, что в большей степени определяется высотой урожая.

Таким образом, основными факторами внешней среды, влияющими на химический состав и вынос элементов питания сортами картофеля, являются гидротермические условия и условия минерального питания растений, что можно регулировать внесением удобрений.