Сельское хозяйство
Эффект биоудобрений на химический состав и вынос элементов питания клубнями картофеля
Лента новостей
Уже более 1,5 тысячи человек подали заявки на соискание премии «Новатор Москвы»
Московская неоклассика: в Лопухинском переулке отреставрировали фасады старинного особняка
Андрей Борис представил свой взгляд на переезд за границу
«Горит, как свечка!» Что делать, если загорелись стены дома?
Оценить резюме и прорепетировать собеседование: в «Технограде» на ВДНХ пройдет День карьеры
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.