Агрохимия, 2022, № 8, стр. 10-16
Влияние систематического применения органических и минеральных удобрений на агрохимические свойства дерново-подзолистой почвы и продуктивность картофеля в кормовом севообороте в длительном опыте Европейского Севера
Н. Т. Чеботарев 1, О. В. Броварова 1, *
1 Институт агробиотехнологий им. А.В. Журавского Коми НЦ УрО РАН
167023 Сыктывкар, ул. Ручейная, 27, Россия
* E-mail: olbrov@mail.ru
Поступила в редакцию 27.01.2022
После доработки 03.03.2022
Принята к публикации 16.05.2022
- EDN: IGQXQL
- DOI: 10.31857/S0002188122080038
Аннотация
В длительном стационарном опыте на дерново-подзолистой среднеокультуренной почве изучена эффективность использования органических и минеральных удобрений, а также их сочетаний на плодородие почвы и продуктивность картофеля в кормовом 6-польном севообороте. Установлено, что комплексное применение удобрений наиболее значительно влияло на улучшение агрохимических свойств почвы и ее продуктивность. Увеличивалось содержание гумуса на 0.4–0.7%, подвижного фосфора – на 70–150 мг/кг, снижалась обменная и гидролитическая кислотности, а также количество обменного калия. Совместное использование органических и минеральных удобрений, особенно в высоких дозах, повышали урожайность и качество картофеля.
ВВЕДЕНИЕ
Повышение продуктивности агроценозов Европейского Северо-Востока требует неотложного решения вопросов сохранения и повышения плодородия почв, сокращения материальных и энергетических затрат на производство сельскохозяйственной продукции. Для Республики Коми (РК) характерны прохладное и короткое лето, поздние весенние и ранние осенние заморозки, что ослабляет рост растений и снижает потребление питательных веществ [1]. На пахотных угодьях РК представлены в основном дерново-подзолистые почвы, для которых характерно очень низкое естественное плодородие [2]. При резком сокращении объемов применения удобрений и химических мелиорантов они быстро подвергаются деградационным процессам, что сопровождается снижением содержания почвенного органического вещества (ПОВ), питательных веществ и ухудшением физико-химических свойств. Для широкого воспроизводства продуктивности агроценозов РК требуются: совершенствование технологий сохранения и воспроизводства плодородия почв; возделывание сельскохозяйственных культур, адаптированных к региональным почвенно-климатическим условиям [3, 4], переход от зональной системы земледелия к адаптивно-ландшафтному земледелию и биологизированному кормопроизводству [4–7].
В связи с недостаточными ресурсами органических удобрений и высокой стоимостью минеральных, в повышении плодородия почв возрастает роль севооборотов с высокой насыщенностью однолетними и многолетними травами, позволяющими без значительных затрат повышать продуктивность культур [8–11] при высоком качестве сельскохозяйственной продукции [12]. Наиболее полно изучить возможность применения таких севооборотов и оценить влияние вносимых доз удобрений на их продуктивность и качество продукции, рациональное использование материальных ресурсов и возмещение в почву элементов питания и органического вещества позволяют длительные полевые опыты [9, 13–15], один из которых, заложенный на землях Института агробиотехнологий ФИЦ Коми НЦ УрО РАН, послужил основой для проведения данных исследований. Изучение применения органических и минеральных удобрений в кормовом севообороте проводится более чем 40 лет [4, 9]. Такой подход является важным резервом обеспечения воспроизводства плодородия и продуктивности дерново-подзолистых почв в адаптивно-ландшафтной системе земледелия Республики Коми, сохранения и поддержания его гумусового статуса.
Стационарные опыты являются главным источником информации при изучении фундаментальных проблем земледелия, а их результаты составляют основу стабильного эффективного земледелия. Основным элементом системы земледелия являются севообороты, что представляет основу для проведения всех агрономических мероприятий, в частности, систем обработки почвы, систем удобрения, систем борьбы с эрозией почвы, защиты посевов от сорняков, болезней и вредителей. В связи с этим цель работы – изучение влияния комплексного применения удобрений на плодородие пахотных почв, продуктивность и качество культур в 6-польном кормовом севообороте в условиях Севера и выявление закономерностей трансформации почв сельскохозяйственных угодий. В задачи исследования входили:
‒ оценка продуктивности картофеля – 6-го поля кормового севооборота, применения органических и минеральных удобрений, а также анализ качества растениеводческой продукции (картофеля), его соответствия нормативам (содержание сухого вещества, крахмала, витамина С, нитрат-ионов);
‒ оценка изменения агрохимических показателей дерново-подзолистой почвы при выращивании картофеля в 6-польном кормовом севообороте;
‒ расчет рентабельности использования доз минеральных и органических удобрений в 6-польном кормовом севообороте для биоклиматических условий средней тайги Республики Коми.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Комплексные исследования пахотных почв, их физико-химических особенностей продуктивности картофеля выполняли на землях Института агробиотехнологий ФИЦ Коми НЦ УрО РАН, где, начиная с 1978 г., проводится долговременный полевой опыт с удобрениями в кормовом севообороте согласно методике ВИУА им. Д.Н. Прянишникова для Географической сети опытов с удобрениями [16]. Почва опытного участка – сильноподзолистая легкосуглинистая на покровных суглинках. На начало эксперимента (1978 г.) содержание гумуса варьировало в пределах 2.1–2.5%, pHKCl 4.8–5.6, сумма поглощенных оснований – 10.3–16.8 ммоль/100 г почвы, содержание подвижных форм фосфора – 180–240, калия – 146–190 мг/кг почвы.
В 1978–2019 гг. проводили изучение влияния различных доз минеральных удобрений (расчетной, 1/3 и 1/2 от расчетной) и действия 2-х доз органических удобрений (40 и 80 т/га) на плодородие дерново-подзолистой почвы, рост и развитие картофеля в 6-польном кормовом севообороте со следующим чередованием культур: картофель, однолетние травы + многолетние травы, многолетние травы 1-го года пользования, многолетние травы 2-го года пользования, однолетние травы, картофель. Органические удобрения (торфо-навозный компост (ТНК)) вносили осенью в период с 1977 по 2018 г. в чистом виде и на фоне действия минеральных удобрений. Также в 2018 г. для снижения обменной и гидролитической кислотности проведено известкование известняковой мукой по полной гидролитической кислотности (8.0 т/га). Расчетные дозы NPK под картофель на запланированный урожай (15.0 т/га) составили: N20P10K60 (1/3 дозы), N30P15K90 (1/2 дозы), N60P30K180 (полная расчетная доза). Площадь опытной делянки 100 м2 (12.5 × 8), повторность опыта четырехкратная, площадь участка под опытом 4800 м2.
Схема опыта, варианты:
1. Контроль без удобрений | 5. ТНК 40 т/га (фон 1) | 9. ТНК 80 т/га (фон 2) |
2. N20P10K60 (1/3 NPK) | 6. Фон 1 + 1/3 NPK | 10. Фон 2 + 1/3 NPK |
3. N30P15K90 (1/2 NPK) | 7. Фон 1 + 1/2 NPK | 11. Фон 2 + 1/2 NPK |
4. N60P30K180 (1 NPK) | 8. Фон 1 + 1 NPK | 12. Фон 2 + 1 NPK |
Полевые и лабораторные исследования: фенологические наблюдения в фазах развития растений, учет урожая картофеля в фазе начала отмирания ботвы, определение сухого вещества и кормовых единиц (по результатам химического анализа растений) в урожае картофеля выполняли по методикам, принятым в агрохимической службе и почвоведении, расчет энергетической эффективности удобрений – по рекомендациям [12, 17]. Отбор почвенных образцов в пахотном горизонте на опытных делянках проводили после уборки урожая клубней картофеля. Уборку клубней картофеля проводили в фазе полного созревания (на 90–95-е сут после посадки).
На станции химизации “Сыктывкарская” и Институте агробиотехнологий им. А.В. Журавского в клубнях картофеля определяли содержание сухого вещества высушиванием в термостате при 100–105°С, общего азота – индофенольным методом (ГОСТ 13496.4-85), нитратов – ионометрическим методом, крахмал – поляриметрическим методом по Эверсу, витамин С – по Мурри. В образцах почв определение величины рН водной и солевых вытяжек проводили ионометрическим методом, обменной кислотности – по Соколову. Содержание фосфора определяли колориметрическим методом по Кирсанову, калия – методом пламенной фотометрии, обменные катионы кальция и магния извлекали ацетатно-аммонийным буфером (рН 7.0) с последующим определением на атомно-эмиссионном спектрофотометре ICP-Spectro ciros. Содержание гумуса определяли по Тюрину, фракционно-групповой состав гумуса – методом Тюрина в модификации Пономаревой–Плотниковой [16].
Математическая обработка полученных данных выполнена методами дисперсионного анализа с использованием пакетов программ Microsoft Excel и Statistica.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Применение различных доз органических и минеральных удобрений и их совместное использование в длительном опыте оказало существенное влияние на агрохимические показатели дерново-подзолистой среднеокультуренной почвы (табл. 1). Использование 3-х доз минеральных удобрений в течение длительного времени способствовало накоплению гумуса до 2.3–2.5, совместного применения ТНК 40 т/га + три дозы NPK – до 2.1–2.7, ТНК 80 т/га + три дозы NPK – до 2.3–3.6 и 2-х доз органических удобрений – до 2.4 и 2.8%. В контрольном варианте среднее содержание гумуса составило 1.9–2.1%. Накопление гумуса в почве происходило прежде всего за счет органических удобрений, а также корнепожнивных остатков культур, особенно бобово-злаковых травосмесей и их трансформации под действием почвенных микроорганизмов.
Таблица 1.
Вариант | Гумус, % | Hг, ммоль/100 г почвы | |||||||||||||||
0хх | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | Сред-нее | 0хх | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | |
Без удобрений (контроль) | 2.1 | 2.0 | 2.0 | 1.9 | 2.1 | 2.1 | 2.1 | 2.6 | 2.1 | 3.1 | 3.5 | 3.3 | 4.0 | 3.3 | 3.3 | 5.4 | 2.0 |
1/3 NPK | 2.3 | 2.4 | 2.3 | 2.4 | 2.3 | 2.3 | 2.2 | 2.8 | 2.4 | 3.7 | 3.6 | 3.6 | 3.6 | 3.7 | 3.7 | 3.5 | 5.1 |
1/2 NPK | 2.5 | 2.4 | 2.4 | 2.5 | 2.4 | 2.4 | 2.3 | 2.9 | 2.5 | 3.4 | 4.1 | 3.2 | 3.4 | 3.3 | 3.4 | 3.6 | 5.1 |
1 NPK | 2.5 | 2.4 | 2.4 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.4 | 2.7 | 2.5 | 3.4 | 4.3 | 4.0 | 3.5 | 3.4 | 3.5 | 5.3 | 1.9 |
THK 40 т/га (фон 1) | 2.5 | 2.6 | 2.5 | 2.6 | 2.7 | 2.8 | 2.7 | 2.8 | 2.6 | 3.7 | 3.4 | 3.5 | 3.4 | 3.3 | 3.2 | 4.8 | 2.2 |
Фон 1 + 1/3 NPK | 2.4 | 2.6 | 2.4 | 2.5 | 2.6 | 2.7 | 2.6 | 2.6 | 2.5 | 3.7 | 3.3 | 3.2 | 3.3 | 3.4 | 3.3 | 5.0 | 1.7 |
Фон 1 + 1/2 NPK | 2.4 | 2.6 | 2.5 | 2.6 | 2.6 | 2.6 | 2.7 | 2.8 | 2.6 | 3.4 | 3.3 | 3.2 | 3.3 | 3.2 | 3.1 | 5.1 | 2.1 |
Фон 1 + 1 NPK | 2.1 | 2.6 | 2.5 | 2.6 | 2.6 | 2.7 | 2.5 | 3.0 | 2.6 | 4.2 | 3.6 | 3.7 | 3.6 | 3.8 | 3.9 | 4.9 | 2.1 |
THK 80 т/га (фон 2) | 2.4 | 2.7 | 2.6 | 2.7 | 2.7 | 2.8 | 2.8 | 3.5 | 2.8 | 3.8 | 3.4 | 3.5 | 3.4 | 3.6 | 3.7 | 4.6 | 2.0 |
Фон 2 + 1/3 NPK | 2.0 | 2.7 | 2.6 | 2.6 | 2.5 | 2.6 | 2.4 | 3.6 | 2.6 | 3.9 | 2.9 | 3.3 | 3.4 | 3.6 | 3.7 | 4.8 | 1.9 |
Фон 2 + 1/2 NPK | 2.6 | 2.7 | 2.6 | 2.7 | 2.7 | 2.9 | 2.9 | 3.1 | 2.8 | 4.4 | 3.2 | 3.4 | 3.5 | 3.7 | 3.8 | 4.6 | 0.7 |
Фон 2 + 1 NPK | 2.3 | 2.7 | 2.7 | 2.6 | 2.8 | 3.0 | 2.6 | 3.2 | 2.7 | 3.6 | 3.3 | 3.4 | 3.5 | 3.3 | 3.5 | 4.7 | 0.6 |
HCP05 | 0.2 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | – | 0.4 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.4 | 0.4 | 0.5 | 0.3 |
Вариант | рНKCl, ед. | P2O5, мг/кг почвы | |||||||||||||||
0хх | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | Сред-нее | 0хх | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | |
Без удобрений (контроль) | 5.5 | 5.0 | 5.1 | 5.3 | 5.2 | 5.2 | 4.1 | 5.8 | 5.1 | 223 | 198 | 215 | 220 | 214 | 208 | 165 | 266 |
1/3 NPK | 5.6 | 4.9 | 5.0 | 5.2 | 5.1 | 5.3 | 4.4 | 5.3 | 5.1 | 193 | 204 | 225 | 240 | 280 | 315 | 195 | 285 |
1/2 NPK | 5.6 | 5.0 | 5.2 | 5.2 | 5.3 | 5.3 | 4.5 | 5.4 | 5.2 | 187 | 304 | 410 | 420 | 392 | 386 | 217 | 260 |
1 NPK | 5.4 | 4.8 | 5.1 | 5.2 | 5.0 | 5.2 | 4.4 | 5.7 | 5.1 | 201 | 364 | 424 | 540 | 415 | 364 | 235 | 234 |
THK 40 т/га (фон 1) | 5.2 | 5.3 | 5.2 | 5.3 | 5.3 | 5.4 | 4.5 | 5.5 | 5.2 | 211 | 234 | 288 | 310 | 344 | 402 | 187 | 309 |
Фон 1 + 1/3 NPK | 5.3 | 5.0 | 5.1 | 5.3 | 5.4 | 5.5 | 4.4 | 5.8 | 5.2 | 211 | 262 | 335 | 360 | 392 | 421 | 204 | 332 |
Фон 1 + 1/2 NPK | 5.2 | 4.9 | 5.1 | 5.2 | 5.4 | 5.5 | 4.5 | 5.9 | 5.2 | 246 | 317 | 443 | 490 | 412 | 392 | 242 | 443 |
Фон 1 + 1 NPK | 4.8 | 5.0 | 5.0 | 5.1 | 5.2 | 5.3 | 4.6 | 5.7 | 5.1 | 184 | 218 | 437 | 680 | 425 | 369 | 254 | 314 |
THK 80 т/га (фон 2) | 5.3 | 5.3 | 5.2 | 5.3 | 5.4 | 5.6 | 4.7 | 5.7 | 5.3 | 201 | 237 | 293 | 330 | 362 | 401 | 222 | 342 |
Фон 2 + 1/3 NPK | 5.1 | 5.5 | 5.3 | 5.2 | 5.3 | 5.4 | 4.6 | 5.8 | 5.3 | 180 | 218 | 344 | 380 | 377 | 385 | 256 | 371 |
Фон 2 + 1/2 NPK | 5.2 | 5.4 | 5.3 | 5.5 | 5.4 | 5.5 | 4.7 | 6.7 | 5.5 | 240 | 250 | 352 | 390 | 396 | 409 | 274 | 313 |
Фон 2 + 1 NPK | 5.3 | 5.2 | 5.3 | 5.2 | 5.4 | 5.5 | 4.8 | 6.8 | 5.4 | 227 | 342 | 428 | 470 | 466 | 464 | 289 | 318 |
HCP05 | 0.5 | 0.6 | 0.5 | 0.5 | 0.6 | 0.6 | 0.5 | 0.5 | – | 22 | 28 | 37 | 42 | 38 | 42 | 25 | 38 |
Вариант | K2О, мг/кг почвы | ||||||||||||||||
0хх | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | ||||||||||
Без удобрений (контроль) | 146 | 142 | 134 | 130 | 121 | 96 | 46 | 119 | |||||||||
1/3 NPK | 148 | 154 | 161 | 170 | 175 | 187 | 66 | 130 | |||||||||
1/2 NPK | 152 | 196 | 212 | 290 | 223 | 212 | 70 | 132 | |||||||||
1 NPK | 156 | 217 | 288 | 320 | 266 | 199 | 89 | 133 | |||||||||
THK 40 т/га (фон 1) | 148 | 152 | 165 | 180 | 195 | 206 | 62 | 108 | |||||||||
Фон 1 + 1/3 NPK | 162 | 182 | 218 | 240 | 231 | 218 | 70 | 111 | |||||||||
Фон 1 + 1/2 NPK | 178 | 227 | 324 | 370 | 246 | 196 | 72 | 125 | |||||||||
Фон 1 + 1 NPK | 181 | 230 | 318 | 360 | 320 | 211 | 81 | 106 | |||||||||
THK 80 т/га (фон 2) | 170 | 190 | 194 | 210 | 203 | 192 | 67 | 129 | |||||||||
Фон 2 + 1/3 NPK | 173 | 197 | 215 | 240 | 218 | 202 | 82 | 105 | |||||||||
Фон 2 + 1/2 NPK | 185 | 216 | 233 | 270 | 253 | 212 | 87 | 116 | |||||||||
Фон 2 + 1 NPK | 190 | 227 | 274 | 300 | 265 | 234 | 98 | 136 | |||||||||
HCP05 | 18 | 22 | 27 | 32 | 25 | 22 | 7 | 13 |
Исходная кислотность почвы (1978 г.) составляла 4.8–5.6 ед. рН. В течение длительного времени удавалось сохранить обменную кислотность на уровне 5.0–5.5 ед. рН, но к 2013 г. она повысилась до рНKCl 4.4–4.8, поэтому в 2018 г. провели известкование опытного участка по полной гидролитической кислотности (8.0 т/га), что позволило снизить обменную кислотность до рН 5.3–6.8. Средняя обменная кислотность за годы исследования при применении 3-х доз NPK составила рНKCl 5.1–5.2, 2-х доз ТНК – 5.2–5.3 ед. Применение 3-х доз NPK на фоне ТНК 40 т/га снижало обменную кислотность до рНKCl 5.1–5.2, а на фоне ТНК 80 т/га она составила 5.3–5.5 ед. рН. Подобная закономерность отмечена и для гидролитической кислотности. Наименьшими ее показатели были в 2019 г. и составили при применении 3-х доз NPK на фоне ТНК 80 т/га 0.6–1.9 ммоль/100 г почвы.
Органические и минеральные удобрения, а также корнепожнивные остатки растений и их трансформация под воздействием почвенных микроорганизмов способствовали накоплению в почве подвижного фосфора. Наиболее значительные количества подвижного фосфора накапливались при совместном применении органических и минеральных удобрений (180–470 мг/кг почвы), а также при использовании двух доз ТНК (201–402 мг/кг почвы). В варианте без удобрений его количество составило 165–220 мг/кг почвы.
Содержание обменного калия в почве увеличивалось в почве в меньшей степени, чем подвижного фосфора. Наименьшее его количество отмечено в 2013 г. (66–98 мг/кг почвы), но после проведения известкования в 2018 г. его объемы повысились до 105–136 мг/кг. Незначительное накопление обменного калия в почве объяснялось из-за его высокого выноса растениями и вымыванием по профилю почвы.
Исследования в течение 42 лет (7 ротаций севооборота за 1978–2019 гг.) показали высокую эффективность комплексного применения удобрений (табл. 2). Наибольшая средняя урожайность сухого вещества картофеля получена в варианте ТНК 80 т/га + 1 NPK и составила 5.6 т/га, что на 61.1% превышала контрольный вариант (3.6 т/га). В вариантах ТНК 80 т/га + 1/2 или 1/3 NPK урожайность была равна 5.3 и 5.6 т/га и на 55.6 и 47.2% превышала контроль. Минеральные удобрения в 3-х дозах увеличивали урожайность картофеля до 3.9–4.7 т/га (на 8.3–30.5% больше контроля). Использование 3-х доз NPK (1/3, 1/2 и 1.0) на фоне ТНК 40 т/га способствовали получению урожая клубней картофеля до 4.8–5.4 т/га (на 33.3–50.0% больше контроля).
Таблица 2.
Вариант | Урожайностьс сухого вещества, т/га | Прибавка к контролю, % | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
0хх | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | среднее | ||
Без удобрений (контроль) | 3.6 | 3.0 | 3.6 | 0.6 | 3.2 | 3.3 | 4.3 | 4.3 | 3.6 | – |
1/3 NPK | 4.6 | 4.1 | 5.3 | 1.2 | 3.4 | 3.5 | 4.4 | 4.7 | 3.9 | 8.3 |
1/2 NPK | 5.0 | 4.6 | 5.6 | 1.7 | 4.1 | 4.5 | 4.7 | 5.3 | 4.4 | 22.2 |
1 NPK | 5.4 | 4.9 | 5.8 | 2.1 | 4.3 | 4.7 | 5.1 | 5.7 | 4.7 | 30.5 |
THK 40 т/га (фон 1) | 3.9 | 3.4 | 4.8 | 1.4 | 3.8 | 4.1 | 5.8 | 5.4 | 4.1 | 13.8 |
Фон 1 + 1/3 NPK | 5.5 | 5.1 | 5.6 | 2.0 | 4.0 | 4.2 | 5.6 | 5.2 | 4.8 | 33.3 |
Фон 1 + 1/2 NPK | 6.0 | 5.6 | 5.6 | 2.2 | 4.1 | 4.3 | 6.1 | 6.8 | 5.1 | 41.7 |
Фон 1 + 1 NPK | 6.2 | 5.9 | 5.3 | 2.4 | 4.5 | 4.9 | 6.1 | 7.6 | 5.4 | 50.0 |
THK 80 т/га (фон 2) | 4.1 | 4.1 | 5.5 | 1.7 | 4.2 | 4.5 | 7.1 | 6.2 | 4.7 | 30.5 |
Фон 2 + 1/3 NPK | 5.9 | 5.5 | 6.0 | 2.4 | 4.4 | 4.6 | 6.8 | 6.9 | 5.3 | 47.2 |
Фон 2 + 1/2 NPK | 6.0 | 5.8 | 6.2 | 2.5 | 4.5 | 4.7 | 6.8 | 7.7 | 5.6 | 55.5 |
Фон 2 + 1 NPK | 6.3 | 6.0 | 6.9 | 2.8 | 4.7 | 4.8 | 7.0 | 8.1 | 5.6 | 55.6 |
HCP05 | 0.6 | 0.5 | 0.6 | 0.2 | 0.4 | 0.5 | 0.6 | 0.8 | – | – |
Показано, что органические удобрения (варианты ТНК 40 т/га и 80 т/га) способствовали получению урожая картофеля 4.1 и 4.7 т/га (на 13.8 и 30.6% больше контроля). Наиболее низкие урожаи картофеля получены в 1995 г. и составили: ТНК 40 + 3 дозы NPK – 2.0–2.4, ТНК 80 т/га + 3 дозы NPK – 2.4–2.8, 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 в контроле – 0.6 т/га. Сложившиеся метеоусловия 1995 г. были крайне неблагоприятными для роста и развития растений картофеля (посадки были угнетены переувлажнением почвы в первую половину вегетационного периода, пониженной температурой воздуха в период клубнеобразования и оказали отрицательное влияние на урожайность клубней картофеля). В другие годы исследования резких отклонений от средних многолетних показателей количества осадков и температуры воздуха не наблюдали.
Содержание сухого вещества картофеля снижалось при повышении доз минеральных удобрений и составило 2–3%, что соответствовало другим исследованиям с удобрениями (табл. 3).
Таблица 3.
Вариант | Крахмал, % | Витамин С, мг% | |||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
0хх | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | Сред-нее | 0хх | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | |
Без удобрений (контроль) | 13.8 | 12.9 | 14.3 | 11.9 | 13.2 | 14.3 | 14.0 | 14.4 | 13.6 | 18.4 | 19.1 | 21.1 | 19.3 | 20.8 | 18.8 | 20.1 | 19.4 |
1/3 NPK | 13.3 | 13.0 | 12.0 | 13.9 | 14.4 | 14.6 | 14.7 | 12.6 | 13.5 | 18.3 | 16.9 | 17.8 | 16.9 | 17.4 | 17.5 | 16.5 | 15.8 |
1/2 NPK | 11.7 | 12.2 | 11.2 | 14.5 | 13.8 | 13.5 | 15.1 | 12.6 | 13.1 | 17.5 | 18.6 | 19.1 | 20.4 | 21.8 | 20.6 | 21.7 | 22.0 |
1 NPK | 11.5 | 12.3 | 11.1 | 14.2 | 14.0 | 13.1 | 15.6 | 10.1 | 12.7 | 16.9 | 17.9 | 18.3 | 17.5 | 18.4 | 18.2 | 18.4 | 16.7 |
THK 40 т/га (фон 1) | 13.1 | 12.7 | 13.1 | 13.0 | 13.2 | 13.6 | 15.7 | 11.7 | 13.3 | 17.5 | 18.6 | 18.2 | 19.4 | 18.8 | 19.6 | 192 | 17.6 |
Фон 1 + 1/3 NPK | 11.8 | 12.4 | 12.1 | 13.3 | 13.4 | 13.7 | 16.0 | 12.1 | 13.1 | 21.4 | 20.5 | 19.8 | 21.5 | 21.7 | 21.8 | 22.7 | 24.6 |
Фон 1 + 1/2 NPK | 11.6 | 12.6 | 11.3 | 12.7 | 12.9 | 13.4 | 16.2 | 11.2 | 12.7 | 19.6 | 20.7 | 21.1 | 20.8 | 21.6 | 20.9 | 21.6 | 22.0 |
Фон 1 + 1 NPK | 10.7 | 11.4 | 11.6 | 12.5 | 12.6 | 12.5 | 16.5 | 10.3 | 12.3 | 21.3 | 21.7 | 22.0 | 21.7 | 22.0 | 22.6 | 22.3 | 21.1 |
THK 80 т/га (фон 2) | 12.7 | 12.2 | 12.5 | 13.5 | 13.3 | 13.4 | 15.6 | 11.2 | 13.08 | 18.5 | 19.3 | 20.4 | 20.8 | 21.8 | 21.4 | 20.3 | 19.4 |
Фон 2 + 1/3 NPK | 11.8 | 12.1 | 12.1 | 12.8 | 12.7 | 12.8 | 16.2 | 9.8 | 12.5 | 21.4 | 22.4 | 21.5 | 24.3 | 24.7 | 23.7 | 24.8 | 25.5 |
Фон 2 + 1/2 NPK | 11.0 | 12.3 | 12.1 | 11.9 | 12.9 | 13.1 | 16.4 | 9.5 | 12.4 | 21.7 | 22.1 | 23.4 | 24.0 | 25.1 | 22.8 | 25.2 | 24.6 |
Фон 2 + 1 NPK | 11.4 | 11.8 | 11.0 | 12.9 | 13.1 | 13.6 | 16.9 | 10.8 | 12.7 | 23.1 | 24.2 | 23.8 | 25.1 | 24.7 | 24.5 | 25.5 | 19.4 |
HCP05 | 1.17 | 1.24 | 1.15 | 1.27 | 1.33 | 1.37 | 1.62 | 1.05 | – | 1.75 | 1.85 | 1.92 | 2.14 | 1.88 | 1.95 | 2.25 | 2.45 |
Вариант | Нитраты, мг/кг сухой массы | Сухое вещество, % | |||||||||||||||
0хх | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 0хх | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | ||
Без удобрений (контроль) | 128 | 131 | 137 | 129 | 144 | 162 | 144 | 30 | 18.2 | 17.8 | 18.1 | 20.7 | 19.3 | 19.8 | 21.1 | 20.1 | |
1/3 NPK | 137 | 144 | 148 | 151 | 153 | 154 | 151 | 34 | 16.6 | 17.1 | 16.6 | 20.2 | 18.2 | 18.6 | 20.4 | 20.1 | |
1/2 NPK | 152 | 156 | 149 | 154 | 162 | 164 | 160 | 40 | 17.1 | 16.9 | 15.6 | 19.8 | 19.1 | 18.7 | 20.1 | 19.9 | |
1 NPK | 163 | 167 | 175 | 177 | 182 | 185 | 162 | 41 | 15.3 | 15.6 | 15.3 | 18.2 | 18.3 | 18.4 | 20.0 | 18.4 | |
THK 40 т/га (фон 1) | 132 | 137 | 141 | 131 | 143 | 139 | 146 | 40 | 17.2 | 16.9 | 17.8 | 18.7 | 18.2 | 18.7 | 22.1 | 19.2 | |
Фон 1 + 1/3 NPK | 135 | 142 | 139 | 142 | 151 | 138 | 155 | 42 | 16.7 | 16.5 | 15.8 | 17.7 | 18.2 | 18.9 | 20.1 | 18.1 | |
Фон 1 + 1/2 NPK | 165 | 151 | 172 | 174 | 173 | 180 | 168 | 54 | 15.3 | 15.5 | 14.8 | 17.5 | 17.9 | 18.4 | 21.1 | 18.3 | |
Фон 1 + 1 NPK | 167 | 170 | 174 | 169 | 174 | 172 | 175 | 75 | 15.4 | 15.7 | 15.3 | 17.4 | 18.1 | 18.3 | 19.9 | 17.8 | |
THK 80 т/га (фон 2) | 126 | 133 | 139 | 145 | 148 | 124 | 154 | 58 | 15.7 | 16.1 | 15.3 | 19.9 | 18.8 | 18.3 | 22.3 | 18.6 | |
Фон 2 + 1/3 NPK | 128 | 136 | 140 | 152 | 163 | 129 | 167 | 69 | 15.8 | 16.3 | 15.9 | 17.9 | 18.3 | 18.8 | 20.0 | 18.0 | |
Фон 2 + 1/2 NPK | 155 | 162 | 158 | 166 | 177 | 164 | 180 | 105 | 15.8 | 16.4 | 16.0 | 17.6 | 18.1 | 18.7 | 19.8 | 18.2 | |
Фон 2 + 1 NPK | 160 | 166 | 173 | 181 | 179 | 161 | 194 | 91 | 16.0 | 15.9 | 15.5 | 17.1 | 17.8 | 18.2 | 19.5 | 18.7 | |
HCP05 | 16.4 | 15.1 | 14.2 | 1.66 | 1.73 | 1.65 | 1.55 | 5.4 | 1.73 | 1.68 | 1.53 | 1.78 | 1.85 | 1.87 | 2.10 | 1.84 |
Содержание крахмала в клубнях картофеля значительно различалось в вариантах. При применении 3-х доз NPK среднее его количество было равно 12.7–13.5% (в контроле – 13.6%), двух доз органических удобрений (ТНК 40 и 80 т/га) его содержание было равно 13.1 и 13.3%. Применение NPK на фоне ТНК 40 т/га повышало количество крахмала в клубнях картофеля до 12.3–13.1%, использование доз NPK на фоне ТНК 80 т/га – до 12.4–12.7%. Так как крахмал является основным показателем качества картофеля, товаропроизводитель в зависимости от его содержания может использовать клубни картофеля для различных целей: диетического питания населения, спиртовой промышленности, питания животных и др. Витамин С также является важным показателем качества картофеля. Наибольшее его количество получено в вариантах совместного применения органических и минеральных удобрений – 18.5–25.5 мг%, минеральных удобрений – 16.9–21.8, органических удобрений – 17.5–21.6, в контроле – 18.4–20.8 мг%.
Нитратный азот принимает участие в питании растений, но при попадании в организм человека он трансформируется в нитритный азот (NO2), что представляет большую опасность для здоровья человека. В наших исследованиях количество нитратного азота варьировало от 34 до 194 мг/кг сырой массы, но это не представляло опасности, т.к. ПДК составляет 500 мг/кг сырой массы.
ВЫВОДЫ
1. Комплексное длительное применение удобрений положительно влияло на содержание гумуса в почве. При применении NPK совместно с органическими удобрениями (ТНК) содержание гумуса повысилось до 2.5–2.8, только NPK – до 2.4–2.5%, при содержании гумуса в контроле 2.1%. Удобрения снижали обменную кислотность почвы наиболее значительно при использовании NPK и ТНК до рНKCl 5.3–5.4, при рНKCl в контроле равным 5.1. Подобная закономерность отмечена и для гидролитической кислотности.
2. Содержание подвижного фосфора в почве значительно увеличивалось, особенно при совместном применении органических и минеральных удобрений и использовании ТНК (до 180–402 мг/кг почвы). Содержание обменного калия в почве изменялось в незначительной степени, и его количество составляло 70–300 мг/кг в различных вариантах опыта из-за высокого его выноса растениями и вымыванием по профилю почвы.
3. Исследования в течении 42 лет (7 ротаций севооборота) показали высокую эффективность комплексного применения удобрений. Наибольшая средняя урожайность сухого вещества картофеля получена в варианте ТНК 80 т/га + 1 NPK и составила 5.8 т/га, что на 61.1% превышало контроль. Минеральные удобрения повышали урожайность картофеля до 3.9–4.7 т/га (на 8.3–30.5% больше контроля), органические – до 4.1–4.7 т/га (на 13.9 и 30.6% больше контроля).
4. С увеличением доз минеральных удобрений снижалось содержание сухого вещества в клубнях на 2–3%. По количеству крахмала в картофеле различия были незначительными: при использовании минеральных удобрений – 12.7–13.5% (в контроле – 13.6%), органических удобрений – 13.1 и 13.3%, NPK совместно с органическими удобрениями – 12.4–13.1%. Количество витамина С в клубнях картофеля было достаточно высоким –16.9–25.5 мг%. Содержание нитратного азота не превышало ПДК (ПДК = 500 мг/кг сухой массы).
Список литературы
Заболоцкая Т.Г., Юдинцева И.И., Кононеко А.В. Северный подзол и удобрения. Сыктывкар, 1978. 94 с.
Забоева И.В. Почвы и земельные ресурсы Коми АССР / Под ред. Герасимова И.П. Сыктывкар: Коми кн. изд-во, 1975. 344 с.
Заболоцкая Т.Г. Биологический круговорот элементов в агроценозах и их продуктивность. Л.: Наука, 1985. 179 с.
Чеботарев Н.Т. Об эффективности использования удобрений при возделывании кормовых культур в условиях Республики Коми // Кормопроизводство. 2012. № 8. С. 32–33.
Мерзлая Г.Е., Зябкина Г.А., Фомкина Т.П., Козлова А.В., Макшакова О.В., Волошин С.П., Хромова О.М., Панкратенкова И.В. Эффективность длительного применения органических и минеральных удобрений на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве // Агрохимия. 2012. № 2. С. 37–46.
Минеев В.Г., Гомонова Н.Ф., Овчинникова М.Ф. Плодородие и биологическая активность дерново-подзолистой почвы при длительном применении удобрений и их последействии // Агрохимия. 2004. № 7. С. 5–10.
Лапа В.В., Босак В.Н., Пироговская Г.В. Влияние органо-минеральной системы удобрения на продуктивность севооборотов и баланс гумуса в дерново-подзолистых почвах // Агрохимия. 2009. № 2. С. 40–44.
Изместьев В.М., Свечников А.К. Влияние длительного применения минеральных удобрений на продуктивность кормовых севооборотов // Аграрн. наука Евро-Северо-Востока. 2015. № 1(44). С. 29–34.
Чеботарев Н.Т., Юдин А.А. Динамика плодородия и продуктивности дерново-подзолистой почвы под действием длительного применения удобрений в условиях Республики Коми // Достиж. науки и техн. АПК. 2015. Т. 29. № 2. С. 11–13.
Чеботарев Н.Т., Шморгунов Г.Т., Лаптева Е.М., Ермолина В.И., Кормановская В.М. Влияние длительного применения удобрений на содержание, фракционный состав и баланс гумуса в дерново-подзолистых почвах Европейского Северо-Востока // Агрохимия. 2009. № 10. С. 11–16.
Бакина Л.Г., Дричко В.Ф., Небольсина З.П. Влияние известкования на изменение состава гумуса дерново-подзолистых почв в зависимости от химических свойств их гуминовых кислот // Агрохимия. 2012. № 1. С. 14–23.
Мухамадьяров Ф.Ф., Фигурин В.А., Ашихмин В.П., Коробицин С.Л., Кокурин Т.П., Халтурин В.С., Кодочигова В.В., Плетнев Н.А. Методическое пособие по определению энергозатрат при производстве продовольственных ресурсов и кормов для условий Северо-Востока европейской части Российской Федерации. Киров: НИИСХ Северо-Востока, 1997. 62 с
Dymov A.A., Dubrovskiy Y.A., Startsev V.V. Postagrogenic development of Retisols in the middle taiga subzone of European Russia (Komi Republic) // Land Degradat. Develop. 2018. V. 29. № 3. P. 495–505.
Соколов А.В. Агрохимические методы исследования почв. М.: Наука, 1975. 656 с.
Воробьева Л.А. Теория и практика химического анализа почв. М.: ГЕОС, 2006. 400 с.
Пономарева В.В., Плотникова Т.А. Гумус и почвообразование / Под ред. Орлова Д.С. Л.: Наука, 1980. 222 с.
Шоба С.А. Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена, 2004. 342 с.
Дополнительные материалы отсутствуют.