CC BY
98
ДЕЙСТВИЕ КОМПЛЕКСНОГО ПРИМЕНЕНИЯ СРЕДСТВ ХИМИЗАЦИИ НА УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО ПРОДУКЦИИ ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ КАРТОФЕЛЯ В УСЛОВИЯХ РАДИОАКТИВНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ
Д.П. Шлык
Аннотация. В условиях радиоактивного загрязнения окружающей среды изучали влияние комплексного применения удобрений, химических средств защиты растений и биопрепарата «Гумистим» на урожайность и качество клубней картофеля сорта Кураж. Установлено, что максимальная урожайность клубней картофеля в опыте получена при применении органо-минеральной системы удобрения (навоз 40 т/га + ^5Р30К9а) в комплексе со средствами защиты растений и биопрепаратом «Гумистим». Под влиянием средств химизации снижалось содержание крахмала, повышалась товарность, снижалась концентрация радиоцезия в урожае клубней картофеля.
Ключевые слова: картофель, урожайность, крахмал, нитраты, тяжелые металлы, 137Сб.
К настоящему времени последствия экономического кризиса полностью не преодолены и необходимость укрепления продовольственной безопасности страны является одной из приоритетных задач, стоящих перед агропромышленным комплексом. Особое внимание при этом следует уделять такой важнейшей отрасли сельскохозяйственного производства, как картофелеводство [1, 2, 3].
Увеличение производства картофеля в условиях радиоактивного загрязнения обширных территорий юго-западной части Нечерноземной зоны РФ при снижении объемов применения средств химизации в полевых севооборотах особую актуальность приобретает оптимизация доз и соотношений органических и минеральных удобрений в комплексе с другими средствами химизации, позволяющие ограничивать поступление в сельскохозяйственную продукцию радионуклидов и тяжелых металлов. Их значимость среди других агроприе-мов с каждым годом повышается, так как до сих пор не определены оптимальные дозы удобрений при возделывании картофеля в условиях радиоактивного загрязнения окружающей среды [4, 5, 6, 7, 8].
Целью наших исследований являлось изучение и научное обоснование комплексного применения удобрений, химических средств защиты растений и стимулятора роста «Гумистим» при выращивании картофеля в плодосменном севообороте на дерново-подзолистой песчаной почве.
Исследования проводились в 2009-2013гг. в стационарном полевом опыте Новозыбковской сельскохозяйственной опытной станции ВНИИ люпина. Почва опытного участка дерново-подзолистая, слабооподзоленная песчаная, сформированная на водноледниковых песках. Перед закладкой опыта агрохимические показатели пахотного слоя были следующие: рНсол-6,7-6,9; Нг-0,51-0,56 ммоль-экв. на 100 г почвы, сумма поглощенных оснований - 10,0-16,4 ммоль-экв. на 100 г. почвы, содержание органического вещества 1,9-2,5% (по Тюрину), обменного калия -71-106 мг/кг, подвижного фосфора -
370-395 мг/кг (по Кирсанову). Плотность загрязнения опытного участка цезием -137-526-566 кБк/м2.
Опыт в четырехкратной повторности проводился в четырехпольном плодосменном севообороте со следующим чередованием культур: картофель, овес, люпин, озимая рожь. Объект исследований - картофель, сорт Кураж. В качестве органического удобрения использовали подстилочный навоз крупного рогатого скота.
В минеральной системе применяли аммиачную селитру, суперфосфат двойной, гранулированный, калий хлористый. Органические и минеральные удобрения вносили весной под перепашку зяби. Биопрепарат «Гу-мистим» (6 л/га) применяли в два срока: первая обработка в фазу бутонизации, вторая в конце фазы цветения. Схема опыта представлена в таблице 1.
Агротехника возделывания картофеля общепринятая для региона. Посадку картофеля проводили картофелесажалкой СН-4Б в конце апреля, уборку в первой декаде сентября вручную, сплошным поделяночным способом. Все учеты и наблюдения проводили в соответствии с общепринятой методикой [9]. Анализ почвенных и растительных образцов выполняли в соответствии с методами принятыми в агрохимической службе страны.
Погодные условия в годы проведения исследований существенно различались: по степени увлажненности 2009 г. характеризовался как избыточно увлажненный, умеренными были 2011 и 2012 годы, засушливыми были 2010 и 2013 гг., которые характеризовались крайне низкими запасами продуктивной влаги в почве, дефицитом осадков и их не равномерностью выпадения. По этой причине урожайность клубней картофеля по годам исследований имела колебания.
В среднем за 5 лет исследований урожайность клубней картофеля в контрольном варианте составила 0,85 т/га с колебаниями по годам 4,6-11,0 т/га (таблица 1). Применение органического удобрения увеличило урожайность картофеля до 19,5 т/га, прибавка по отношению к контролю составила 11,0 т/га, при этом следует отметить, что наиболее высокий урожай клубней картофеля в этом варианте получен во влагообеспечен-ные годы (2009, 2011, 2012 гг.).
Выявлена также высокая эффективность органо-минерального удобрения. Так, при внесении 40 т/га подстилочного навоза в сочетании с низкой дозой №К (N75 Р30 К90) в среднем за 5 лет урожайность клубней составила 25,7 т/га. Прибавка урожая клубней по сравнению с органической системой составила 6,2 т/га, что объясняется более высокой доступностью питательных веществ органо-минеральной системой удобрения. Применение минеральных удобрений в дозе N75 Р30 К90 в наших исследованиях повысило урожайность клубней картофеля в сравнении с контролем в среднем за 5 лет на 11,1 т/га. Наиболее высокий урожай клубней картофеля в этом варианте получены в наиболее благоприятные по влагообеспеченности годы (2011,2012 гг.) -21,8-36,6 т/га соответственно.
Таблица 1 - Урожайность клубней картофеля, т/га
Варианты Урожайность Среднее Прибавка, т/га
2009 2010 2011 2012 2013 среднее от удобрений от пестицидов от гумистима
1.Контроль (без удобрений) 6,4 9,3 11,0 11,0 4,6 8,5 - - -
2. Навоз 80 т/га 17,3 16,9 22,6 26,2 14,6 19,5 11,0 - -
3. навоз 40т/га+ Ы75Р3оК9о 25,3 17,1 28,3 39,2 18,7 25,7 17,2 - -
4.К15()Рб0К180 13,5 12,8 21,8 36,6 13,4 19,6 11,1 - -
5. Ы75Р30К90 18,2 13,6 26,8 40,2 15,5 22,9 14,4 - -
6. N2^90^70 19,7 14,2 24,8 35,9 15,4 22,0 13,5 - -
Примечание: пестициды: зенкор 50% с.п.-0,7 кг/га; титус СТС -0,50 кг/га; ридомил голд МЦ-2,5 кг/га, сектин феномен ВДГ-1,25 кг/га; актара ВДГ-0,06 кг/га.
7.Навоз 40т/га+ ^5Р30К90 +пестициды 27,7 21,0 29,3 42,7 20,9 28,3 - 2,6 -
8. ^5Р30К90 +пестициды 16,3 13,5 23,8 37,2 16,4 21,4 - 1,8 -
9. N^60^80 24,1 20,6 28,7 34,3 23,3 26,2 - 3,3 -
10. ^шРздКэто + пестициды 26,5 19,2 27,3 30,9 20,7 24,9 - 2,9 -
11.Навоз 40т/га + ^5Р3оК90 + пестициды + гумистим 32,8 26,7 37,6 43,2 23,4 32,7 - - 4,4
12^75Р3оК9о +пестициды+гумистим 16,8 19,8 31,2 38,1 17,1 24,6 - - 3,2
13^15оР6оК18о +пестициды+гумистим 29,0 19,8 33,8 43,0 22,7 29,7 - - 3,5
14^21оР9оК27о пестициды+гумистим 24,6 16,3 28,7 41,5 17,8 25,8 - - 0,9
НСР 0,5, т/га 1,2 2,3 1,5 2,9 1,8 - - -
При внесении дозы ^50Р60К180 прибавка урожая по сравнению с контролем достигала уровня 14,4 т/га, а по сравнению с дозой ^5Р30К90 прибавка урожая увеличилась на 3,3 т/га, при этом самый высокий урожай картофеля 40,2 т/га получен в благоприятном 2012 г.
Применение повышенной дозы N2lоP9оK27о в отдельные годы способствовала повышению урожайности клубней картофеля, однако оно было неадекватным увеличению дозы минеральных удобрений, прибавка урожая по сравнению с контролем в среднем составила 13,5 т/га, что в 1,1 раза ниже по сравнению с прибавкой, полученной при внесении средней дозы ^50Р60К180. Таким образом, эффективность повышенных доз №К в годы с засушливым вегетационным периодом значительно снижается.
Применение пестицидов на фоне удобрений увеличивало урожайность на 12,9-19,8 т/га по сравнению с контролем, при максимальном значении по органо-минеральной системе удобрения (вариант 7).
Самые высокие прибавки урожайности 16,1-24,2 т/га наблюдались при комплексном применении удобрений, пестицидов и гумистима. Максимальная урожайность клубней картофеля 32,7 т/га получена на фоне органо-минеральной системы удобрения в сочетании с пестицидами и гумистимом (вариант 11).
Товарность клубней картофеля в среднем за годы исследований колебались от 61 до 85 % при показателе на контроле 61 % (таблица 2). Под влиянием удобрений товарность увеличилась на 20-22 % от удобрений и пестицидов на 22-25 %, а при комплексном использовании средств химизации на 25-27 % по сравнению с контролем.
Таблица 2 - Качество клубней картофеля (средне за
Содержание крахмала в клубнях картофеля незначительно различалось по вариантам опыта и варьировало от 11,6 до 13,0 %. Под влиянием удобрений как при отдельном внесении, так и в комплексе с пестицидами и гуми-стимом наряду с ростом урожайности способствовали более мощному росту ботвы и более позднему ее отмиранию оттока питательных веществ из ботвы в клубни.
Содержание нитратов в клубнях картофеля по вариантам опыта колебалось в пределах 85-222 мг/кг, что не превышало норматив (ПДК) (таблица 2). Наибольшее накопление нитратов отмечено в вариантах с повышенной дозой МРК ^220Р90К270) как при отдельном внесении, так и при комплексном применении средств химизации (вариант 14).
Содержание тяжелых металлов в клубнях картофеля в среднем за годы исследований в контрольном варианте в клубнях картофеля не превышало ПДК (таблица 3). Так, содержание меди по вариантам опыта варьировало в пределах 0,68-1,46 мг/кг сухой массы, не превышая ПДК. Органические и минеральные удобрения практически не оказывали влияние на содержание меди в клубнях картофеля.
Таблица 3 - Влияние средств химизации на содержание тяжелых металлов (ТМ) и 137 Сб в клубнях
2009-2013гг.)
Варианты Показатели
Товарность, % Крахмал, % Нитраты 176, мг/кг
1 Контроль без удобрений 61 13,0 85
2 Навоз 80 т/га 82 12,6 178
3 Навоз 40т/га+ ^5Р30КЗД 82 12,4 176
4 ^5Р30Кзд 81 12,3 188
5 ^50Р60К180 82 11,8 201
6 ^20РздК270 83 11,6 222
7 Навоз 40т/га+ ^5Р30КЗД +пестициды 86 12,2 198
8 ^5Р30К90 +пестициды 84 12,3 184
9 ^50Рб0К180+пестициды 86 12,0 200
10 N2^90^70 + пестициды 87 11,7 222
11 .Навоз 40т/га + ^Р30К90 +пестициды+гумистим 87 12,4 196
12 ^75Р30К90 +пестициды+гумистим 86 12,4 193
13 ^50Р60К180 +пестициды+гумистим 87 12,5 202
14 N2^90^70 пестициды+гумистим 88 12,5 211
НСР 0,5, т/га 5,1 1,2 26
картофеля (среднее за 2009-2013 гг.)
Варианты Содержание, мг/кг сухой массы 137Сб Бк/кг
Си РЬ гп Мп сырой массы
Контроль 1,35 0,11 3,86 11,21 76
Навоз 80 т/га 1,37 0,16 2,53 10,87 31
Навоз 40 т/га + ^5Р30К90 1,22 0,12 2,36 12,04 25
^5Р30К90 1,32 0,08 3,52 11,56 22
^50Р60Кш 1,43 0,06 3,18 9,16 20
^25Р90К270 1,46 0,22 3,75 11,18 18
Навоз 40 т/га +
^5Р30К90 + 1,12 0,11 2,30 12,45 19
пестициды
^5Р30К90 + пестициды 0,86 0,06 2,42 11,65 22
^50Р60Кш + пестициды 0,68 0,06 2,12 9,97 17
^25Р90К270 + пестициды 1,32 0,13 2,48 10,26 14
Навоз 40 т/га +
^5Р30К90 + пестициды + 1,06 0,10 2,18 11,16 16
гумистим
^5Р30К90 +
пестициды + 0,74 0,06 2,22 10,17 16
гумистим
^50Р60Кш +
пестициды + 1,18 0,05 2,09 10,13 13
гумистим
^25Р90К270 +
пестициды + 1,26 0,10 2,34 9,60 11
гумистим
ПДК 5,0 0,5 10 - 120
Под влиянием последовательно возрастающих доз №К отмечено некоторое повышение концентрации меди в клубнях картофеля. При комплексном применении средств химизации повышения концентрации меди не отмечалось.
Самое высокое содержание свинца отмечалось в клубнях картофеля, не превышало уровня 0,22 мг/кг, при этом, при комплексном применении средств химизации, включая биопрепарат «Гумистим», отмечено концентрации свинца в урожае.
Наиболее высокая концентрация цинка получена в контрольном варианте - 3,86 мг/кг, что в 2,6 раза ниже ПДК. Во всех изучаемых вариантах опыта концентрация цинка не превышала его содержания в контрольном варианте, то есть было ниже ПДК. Во всех изучаемых вариантах опыта концентрация цинка не превышала его содержание в контрольном варианте, то есть было ниже первого значения (10 мг/кг).
Ранее установлено [9], что проявление токсического действия марганца может проявляться при содержании его в растениях свыше 30 мг/кг сухой массы. В наших исследованиях концентрация марганца в клубнях картофеля по вариантам опыта изменялась в пределах 9,16-12,45 мг/кг при содержании его в контрольном варианте 11,21 мг/кг.
Таким образом, изучаемые средства химизации, как при отдельном внесении, так и комплексном их применении не способствовали накоплению тяжелых металлов (МТ) в клубнях картофеля в токсичных концентрациях.
Максимальная концентрация 137Сб в клубнях картофеля отмечена в контрольном варианте, в среднем за годы исследования она составила 176 Бк/кг при нормативе 120 Бк/кг (СанПин 2.3.2. 1078-01). Внесение подстилочного навоза в дозе 80 т/га позволило получить клубни картофеля с содержанием 137Сб в 2,45 раза ниже, чем в контрольном варианте. Внесение полного минерального удобрения ^5Р30К90 совместно с навозом (40 т/га) снизило переход радиоцезия из почвы в основную продукцию в 3,04 раза.
От применения низкой дозы ^5Р30К90 концентрация 137 Сб в клубнях картофеля по сравнению с контролем уменьшились в 3,8 раза, а от повышенной ^20Р90К270 в 4,2 раза. Пестициды и гумистим на фоне применяемых систем удобрения способствовали снижению концентрации Сб в клубнях картофеля, что можно объяснить биологическим разбавлением при повышении урожайности. Наибольший эффект получен, в варианте с повышенной дозой ^20Р90К270 , где концентрация 137Сб в 6,91раза ниже, чем в контроле.
Таким образом, в условиях радиоактивного загрязнения дерново-подзолистых песчаных почв наибольший урожай клубней картофеля обеспечили органо-минеральная (навоз 40 т/га + ^5Р30К9а) и минеральная ОТ50Р60К18а) системы в комплексе с химическими средствами защит растений и биопрепаратом «Гумистим»-327 и 297 ц/га соответственно. Применение удобрений, как при отдельном внесении, так и в комплексе с пестицидами и гумистимом повышало выход товарных клубней на 21-26 %, под влиянием изучаемых средств химизации отмечалось снижение содержания на 0,4-1,4 % относительно контроля. Под влиянием возрастающих доз №К повышалось содержание нитратов в клубнях картофеля, однако оно не превышало ПДК (250 мг/кг). Концентрация тяжелых металлов (ТМ) во всех изучаемых вариантах опыта не превышала ПДК. Изучаемые системы удобрения, как при отдельном, так и комплексном применении средств химизации снижали накопление 1 Сб в клубнях картофеля в 3,04-6,91 раза по сравнению с контролем.
Список использованных источников
1 Удобрение и защита картофеля в условиях радиоактивного загрязнения / В.Г. Сычев, В.Ф. Шаповалов, Н.М. Белоус, Д.П. Шлык // Плодородие. - 2004. - №5. - С. 37-38.
2 Белоус Н.М., Шаповалов В.Ф. Продуктивность пашни и реабилитация песчаных почв. - Брянск: БГСХА, 2006. - 432 с.
3 Молявко А.А., Марухленко А.В., Борисова Н.П. Комплекс агроприемов повышает рентабельность возделывания картофеля // Картофель и овощи. - 2011. - №1. - С.6-7.
4 Алексахин Р.М., Моисеев И.Т., Тихомиров Ф.А. Поведение 137Cs в системе почва-растение и влияние внесения удобрений на накопление радионуклидов в урожае // Агрохимия. - 1992. - №3. - С.127-138.
5 Державин Л.М. Современное состояние использования удобрений в России // Агрохимия. - 1998. -№1. - С. 5-12.
6 Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. - Л.: Агропромиздат, Ленингр. отд-ние, 1987. - 141с.
7 Производство овса в условиях радиоактивного загрязнения / Н.М. Белоус, В.Ф. Шаповалов, Г.П. Малявко, М.В. Матюхина // Агрохимический вестник. - 2012. - №5. -С.20-21.
8 Попова А.А. Влияние минеральных и органических удобрений на содержание тяжелых металлов в почве // Агрохимия. - 1991. - №3. - С. 62-69.
9 Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. - М.: Аг-ропромиздат, 1985. - 351с.
Информация об авторе
Шлык Дмитрий Павлович, аспирант ФГБОУ ВПО «Брянская ГСХА», e-mail: [email protected], тел. 4834124633.
