CC BY
21
УДК 631.8 + 631 445.24
Продуктивность картофеля и баланс элементов питания
при удобрении и орошении осушаемой дерново-подзолистой
почвы
Зинковская Татьяна Степановна, канд. с.-х. наук, вед. научный сотрудник, Ковалёв Николай Георгиевич, академик РАН, доктор техн. наук, директор ФГБНУ ВНИИМЗ, г. Тверь, Россия
E-mail: [email protected]
Целесообразность двустороннего регулирования водного режима в Нечернозёмной зоне России подтверждена трёхлетними данными, полученными в микрополевом опыте на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве при возделывании картофеля в различные по увлажнению годы. В ходе эксперимента выявлено, что регулирование водно-воздушного режима с применением орошения позволяет повысить биопотенциал компоста многоцелевого назначения (КМН). Добавление минеральных удобрений в вариантах с компостом на этом фоне создаёт условия для значительного увеличения продуктивности картофеля. Компост многоцелевого назначения способствует мобилизации элементов питания из почвенных запасов. Органическое удобрение (КМН), полученное в институте методом аэробной твёрдофазной биоферментации, было внесёно в дозе 15 т/га в первый год с изучением его дальнейшей пролонгации. Минеральные удобрения вносили ежегодно. Дозы NPK рассчитывали по выносу элементов питания на планируемый урожай картофеля. Оптимальный водный режим на орошаемых вариантах обеспечивался поливами при снижении влажности почвы в слое 0-40 см до 75% от предельной полевой влагоёмкости (ППВ). Экономические расчёты показали, что прибыль, полученная от дополнительно выращенного урожая картофеля при орошении удобренных вариантов, превышает затраты, связанные с поливами. В среднем окупаемость затрат на орошаемых вариантах с внесением КМН составила 3,13 рублей, а в вариантах с дополнительным внесением минеральных удобрений, рассчитанных на планируемую урожайность, 3,72 рубля на рубль затрат. Баланс по азоту в варианте с КМН на орошаемом фоне был близок к бездефицитному, на органоминеральном варианте наблюдалось его уменьшение на 38,2 кг/га. В среднем за три года исследований содержание фосфора осталось на исходно высоком уровне и, кроме контрольных вариантов, баланс сложился положительным. По калию на орошаемом органоминеральном варианте он был практически бездефицитным и отрицательным сложился в последействии с КМН.
Ключевые слова: картофель, двустороннее регулирование, компост многоцелевого назначения, баланс, азот, фосфор, калий
Сохранение и повышение плодородия дерново-подзолистых осушаемых почв связано с использованием комплекса мероприятий по оптимизации водно-воздушного режима, агрохимических, физических и микробиологических свойств. Применение органических удобрений нового поколения, а также комплексное их использование с минеральными, двустороннее регулирование водного режима позволяет увеличить продуктивность возделываемых культур на этих землях [1, 2].
В естественных биоценозах имеет место замкнутый цикл биогенных элементов, антропогенный фактор разрывает этот цикл в связи с отчуждением при получении урожая, с потерями элементов питания при эрозии, улетучивании и т.д. Дефицит элементов питания выявляется на основе балансовых расчётов. По сути это упрощённая математическая модель круговорота веществ в земледелии [3, 4].
На основе расчёта баланса можно регулировать питательный режим с помощью удобрений. Он даёт представление об истощении или обогащении почвы питательными веществами на определённой площади за определённое время.
В нашем эксперименте по двустороннему регулированию водно-воздушного режима дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы был рассчитан среднегодовой баланс элементов питания при возделывании картофеля сорта Удача.
Цель исследований - изучение влияния компоста многоцелевого назначения (КМН) и его использования с минеральными удобрениями на продуктивность картофеля сорта Удача и плодородие дерново-подзолистой почвы при двустороннем регулировании водно-воздушного режима.
Материал и методы. Изучение влияния удобрений на урожайность картофеля и
плодородие почвы проводили в течение трех лет в микрополевом модельном опыте. Почва характеризовалась высоким содержанием фосфора, средним и повышенным калия.
В ходе эксперимента применяли органическое удобрение, полученное в институте методом аэробной твердофазной биоферментации - компост многоцелевого назначения (КМН) в дозе 15 т/га. КМН был внесен в первый год с изучением его дальнейшей пролонгации. Минеральные удобрения вносили ежегодно. Дозы №РК рассчитывали по выносу элементов питания на планируемый урожай картофеля. Оптимальный водный режим на орошаемых вариантах обеспечивался поливами при снижении влажно-
сти почвы в слое 0-40 см до 75% от предельной полевой влагоемкости (ППВ).
Схема опыта включала следующие варианты:
Осушение
1. Контроль без удобрений
2. КМН 15 т/га
3. КМН 15 т/га + №К
Орошение (75% от ППВ)
1. Контроль без удобрений
2. КМН 15 т/га
3. КМН 15 т/га + №К Результаты и их обсуждение. Данные
опыта показали, что орошение оказалось эффективным на всех изучаемых вариантах в различные по увлажнению годы (табл. 1).
Таблица 1
Эффективность двустороннего регулирования водного режима почвы при возделывании картофеля сорта Удача
Фон увлажнения почвы 2011 г. 2012 г. 2013 г.
урожай, г/куст прибавка к контролю урожай, г/куст прибавка к контролю урожай, г/куст прибавка к контролю
г/куст % г/куст % г/куст %
Без удобрений
Осушение (контроль) 836 - - 642 - - 483 - -
Осушение + орошение 935 99 11,8 705 63 9,8 596 113 23,4
КМН 15 т/га
Осушение (контроль) 1020 - - 806 - - 598 - -
Осушение + орошение 1225 205 20,1 972 166 20,6 795 197 32,9
КМН 15 т/га + №К
Осушение (контроль) 1077 - - 1264 - - 970 - -
Осушение + орошение 1347 270 25,1 1671 407 32,2 2150 1180 121,6
НСР05 56,9 52,3 80,7
В засушливом 2013 году, когда было проведено 6 поливов в органоминеральном варианте (КМН + №К), оптимальный водный режим при орошении (не ниже 75% от ППВ) обеспечил самую высокую прибавку урожая по сравнению с вариантом без орошения, на котором влажность расчетного слоя почвы в фазу цветение-клубнеобразо-вание опускалась ниже 40% от ППВ (табл. 1). В варианте, где в начале опыта был внесен КМН в дозе 15 т/га, несмотря на снижение урожайности в последействии, на третий засушливый год орошение повысило биопотенциал компоста на 32,9%.
Полевые опыты с картофелем выявили высокую экономическую эффективность двустороннего регулирования водно-воздушного режима осушаемой дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы. В среднем за три года исследований определено, что прибыль, получаемая от дополнительно выращенного урожая при орошении удобренных вариантов, значительно превышает затраты, связанные с поливами. В среднем окупаемость затрат на орошаемых вариантах с внесением КМН составила 3,13 рубля, а в вариантах с дополнительным внесением минеральных удобрений, рассчитанных на планируемую урожайность, 3,72 рубля на рубль затрат.
Орошение определённым образом отразилось на балансе основных элементов питания в почве (табл. 2).
Уровень почвенного плодородия в значительной степени определяется составом, свойствами и степенью участия в трансформации органических и минеральных форм азота [5]. Особенности баланса азота в системе почва-удобрение-растение заключаются в его высокой подвижности.
Данные таблицы 2 показывают, что в среднем за три года на осушаемом фоне баланс по азоту в варианте с компостом многоцелевого назначения при урожайности
32,3 т/га сформировался положительный + 34,1 кг/га, в органоминеральном варианте (КМН + МРК) он также был положительным +36,4 кг/га. На контроле без удобрений дефицит азота составил - 111,1 кг/га. Что касается поливного фона, то в варианте с пролонгирующим действием КМН он был близок к бездефицитному, а в органоминераль-ном при получении урожайности выше планируемой баланс по азоту сложился отрицательный. В случае, когда баланс азота характеризуется отрицательной величиной, потребности в нём покрываются за счёт использования азота гумуса.
Таблица 2
Баланс элементов питания при возделывании картофеля (среднее за 3 года)
Вариант опыта Баланс, кг/га
азот фосфор калий
Без удоб зений
Осушение (контроль) -111,1 -2,9 -104,5
Осушение + орошение -122,1 -3,6 -115,2
КМН 15 т/га
Осушение (контроль) +34,1 +122,3 +21,0
Осушение + орошение -7,8 +112,4 -62,4
КМН 15 т/га + №К
Осушение (контроль) +36,4 +112,2 +72,7
Осушение + орошение -38,2 +103,9 -0,6
Внесение минеральных удобрений, содержащих азот, снижает потери гумуса почвой. Под влиянием азотных удобрений в ор-ганоминеральном варианте при орошении, предположительно, происходит дополнительное усвоение картофелем мобилизованного азота почвы, так называемого экстраазота. При средней урожайности 68,9 т/га на этом фоне баланс по азоту был отрицательным и составил - 38,2 кг/га.
Баланс фосфора в среднем за три года во всех вариантах, кроме варианта без удобрений, как с осушением, так и при двустороннем регулировании водно-воздушного режима сложился положительный.
Калийный баланс был отрицательным в вариантах, где не вносили удобрения и в варианте, где изучался КМН с пролонгацией его действия при двустороннем регулировании (осушение + орошение). Баланс калия в орга-номинеральном варианте при орошении был практически бездефицитными (- 0,6 кг/га).
В данном случае, высокий вынос картофелем этого элемента при получении урожая выше планируемого показывает мобилизационную роль компоста многоцелевого назначения на фоне орошения при переводе калия из труднодоступных соединений почвы в усвояемые растениями формы.
Выводы. Исследования, проведённые в модельном опыте на осушаемой дерново-подзолистой легкосуглинистой почве, выявили высокую эффективность компоста многоцелевого назначения при двустороннем регулировании водно-воздушного режима. Самая большая урожайность в среднем за три года была получена при совместном использовании КМН с минеральными удобрениями при орошении.
Компост многоцелевого назначения способствует мобилизации питательных веществ из почвенных запасов, переводя их в усвояемые для растений формы. В ходе эксперимента определено, что прибыль от
дополнительно выращенного урожая картофеля при орошении удобренных вариантов превышает затраты, связанные с поливами.
Балансовые расчеты показали положительные результаты по фосфору. По калию при орошении в варианте с пролонгирующим действием КМН сложился отрицательный баланс и практически бездефицитным он был при комплексном применении удобрений (КМН + №£). Баланс по азоту в варианте с КМН на орошаемом фоне был близок к бездефицитному, в органоминераль-ном варианте наблюдалось его уменьшение на 38,2 кг/га.
Список литературы
1. Ковалёв Н.Г., Малинин Б.М., Барановский И.Н. Традиционные органические удобрения и КМН на мелиорированных почвах Нечерноземья. Тверь: Чудо, 2003. 158 с.
2. Ковалёв Н.Г., Барановский И.Н. Органические удобрения в 21 веке. Тверь: Чудо, 2006. 302 с.
3. Лебедева Л.А., Едемская Н.Л. Научные принципы системы удобрения с основами экологической агрохимии. М.: МГУ, 2005. 319 с.
4. Ягодин Б.А. Агрохимия. М.: Агро-промиздат, 1989. 654 с.
5. Сычёв В.Г., Соколов О.А., Шмырёва Н.Я. Роль азота в интенсификации продукционного процесса сельскохозяйственных культур. М.: ВНИИА им. Д.Н.Прянишникова, 2009. 424 с.
Potato productivity and balance of nutrients at fertilizing and irrigation of drained sod-podzolic soil
Zinkovskaya T.C., PhD in agriculture,
Kovalev N.G., Academician of the Russian Academy of Sciences, DSc in technics, director All-Russian Research Institute of Reclaimed Lands, Tver, Russia
The advisability of bilateral regulation of the water regime in the humide zone of Russia confirmed the three-year data, obtained in the micro field experiment on sod-podzolic soil under potato cultivation in years different on humidification level. The experiment revealed that the regulation of water-air regime with the use of irrigation can increase action of biopotential of multi-purpose compost (KMN). Adding of mineral fertilizers on variants with the compost on this background creates the conditions for a significant increase in potatoes productivity. Multi-purpose compost promotes mobilization of nutrients from soil reserves. Organic fertilizer (multi-purpose compost - KMN) obtained in the institute by aerobic solid-phase biofermentation method is applied at doze 15 t/ha at first year of research for study its long-term use. Mineral fertilizers were applied annually. Dozes of NPK were calculated according to element's removal with planed potato yield. Optimum humidity on irrigated variants accounted for 75% of maximum field water capacity. Economic calculations showed that gain profit from the potato crop under irrigation using organic fertilizers exceeds the cost of irrigation. Payback on a variant with KMN + irrigation was 3.13 rubles. Payback in the combined use of fertilizers - 3.72 rubles per ruble costs. Nitrogen balance in variants with KMN under irrigation with the use of organic and mineral fertilizers was deficit-free. In organo-mineral variant its reduction by 38.2 kg/ha was noted. On average for three years phosphorus content left on the original high level; exept of the control variants phosphorus balance was positive. On irrigated organo-mineral background the content of potassium was practically non-deficit; but in aftereffect of KMN use - negative.
Key words: potato, bilateral regulation, multi-purpose compost, balance, nitrogen, phosphorus, potassium
References
1. Kovalev N.G., Malinin B.M., Bara-novskiy I.N. Traditsionnye organicheskie udobreniya i KMN na meliorirovannykh pochvakh Nechernozem'ya. [Traditional organic fertilizers and KMN on reclaimed soils of Non-Chernozem land]. Tver: Chudo, 2003. 158 p.
2. Kovalev N.G., Baranovskiy I.N. Orga-nicheskie udobreniya v 21 veke. [Organic fertilizers in the 21st century]. Tver: Chudo, 2006. 302 p.
3. Lebedeva L.A., Edemskaya N.L. Nauch-nye printsipy sistemy udobreniya s osnovami
ekologicheskoy agrokhimii. [Scientific principles of fertilizer system with the basics of ecological agrochemistry]. Moscow: Moscow State University Publishing House, 2005. 319 p.
4. Yagodin B.A. Agrokhimiya. [Agrochemi-cals]. Moscow: Agropromizdat, 1989. 654 p.
5. Sychev V.G., Sokolov O.A., Shmyreva N.Ya. Rol' azota v intensifikatsii produktsionnogo protsessa sel'skokhozyaystvennykh kul'tur. [Role of nitrogen in the intensification of production process in agricultural crops. All-Russian Institute of Agrochemistry and Fertilizers]. Moscow: VNIIA them. D.N.Pryanishnikova, 2009. 424 p.
