Агрономическая эффективность удобрений на картофеле

Культура картофель возделывается в России с Петровских времен. Не найти человека, который не употреблял картофель в пищу хотя бы раз в жизни. Также он используется в кормлении животных. Если взять мировое производство, то картофель входит в пятерку культур – источников энергии в питании людей. Он хорошо накапливает крахмал и отзывается на калийсодержащие удобрения. Одни сорта могут накапливать до 11%, другие – до 20% и выше крахмала. В области селекции картофеля различают разные направления. Выводятся сорта не только на продовольственные цели, но и для диетического питания, для производства чипсовой продукции и т. д.

Важнейшим средством повышения урожайности и качества клубней культуры являются удобрения, повышающие содержание органических веществ в сельскохозяйственной продукции (Суков, Чухина, 2013; Усова, Чухина, 2016; Чухина и др., 2017; Токарева и др., 2019). Причем сбалансированное внесение высоких доз удобрений повышает содержание питательных веществ в продукции растениеводства, не вызывая накопления в ней нитратов (Сереброва, Вахрушева, 2001; Суков, Чухина, 2013) и других опасных и вредных веществ (Жуков, 1994).

Удобрения наибольший эффект обеспечивают в севооборотах, поскольку действие и последействие как органических, так и минеральных удобрений на культурные растения наблюдается 3–4 года.

Вносимые дозы удобрений на 1 га сельскохозяйственной площади в Вологодской области значительно отличаются от желаемых параметров. Желательно вносить в два, а в отдельных случаях в 3–5 раз больше удобрений, т. к. вынос элементов питания культурами существенно превышает их вносимое количество, что может при- вести к значительному снижению уровня почвенного плодородия. Это касается не только минеральных, но и органических удобрений (Чухина и др., 2023).

В связи с этим цель исследований – изучить влияние различных систем удобрения на фоне микробиологического препарата «Кормилица микориза» и без него на картофель в севообороте.

Научная новизна исследований заключается в том, что впервые в условиях региона будут представлены уточненные данные по оплате удобрений прибавкой урожая клубней и выносу элементов питания клубнями картофеля с учетом ботвы сорта Ред Скарлет в условиях 2021–2024 гг.

Задачи:

– изучить урожайность клубней и ботвы картофеля при применении удобрений и «Кормилицы микоризы»;

– изучить вынос элементов питания исследуемой культурой;

– рассмотреть баланс элементов питания;

– определить прибавку урожая и оплату удобрений и «Кормилицы микоризы» на культуре.

Практическая значимость состоит в том, что для сельскохозяйственных предприятий будут предложены новые уточненные данные по выносу элементов питания и оплате удобрений прибавками урожая клубней картофеля сорта Ред Скарлет в Вологодской области.

Материалы и методика исследований

Картофель изучался в полевом восьмипольном севообороте, предшественником была озимая рожь. Опыт осуществлен на учебно-опытном участке Вологодской ГМХА. По данным В.В. Сурова1, почва – среднеокультуренная, дерново-подзолистая, легкосуглинистая, с очень низким содержанием гумуса, обменной кислот- ностью – 5,4, с очень высоким содержанием P2O5 (более 250 мг/кг), повышенным – подвижного K2O в пахотном слое. По данным проводимых в 2021–2024 гг. исследований, в вариантах с удобрениями в пахотном слое почвы содержание подвижных форм P2O5 и K2O соответствовало 6-й и 3-й группе, на контроле – так же как и в начале исследований (Чухина и др., 2024).

Изучался сорт картофеля Ред Скарлет, включенный в Госреестр по СевероЗападному региону.

Дозы удобрений рассчитывались по формуле 1 (Жуков, 1983):

Д = (В у / К б )*100,           (1)

где:

Д – доза элемента в удобренном варианте, кг/га;

В у – вынос с урожаем элемента питания в удобренном варианте, кг/га;

К б – балансовый коэффициент использования элемента, %;

100 – коэффициент перевода из %.

На 3–5 вариантах рассчитывали дозу удобрений для получения урожайности картофеля в 22 т/га. Изучаемые дозы NPK в действующем веществе представлены в табл. 2. Первый вариант нулевой, без удобрений. Вариант 2 – фоновый, т. к. на нем изучались только фосфорно-калийные удобрения. Варианты 3 и 5 различаются дозой азота, соответственно 110 и 170 кг д.в. Варианты 4 и 5 – системой удобрения, соответственно органо-минеральной и минеральной с равным количеством вносимых удобрений. Навоз (полуперепревший) в дозе 40 т/га и фосфорно-калийные удобрения вносили под картофель осенью, азотные удобрения – весной.

Методом расщепленных делянок на половине площади делянки первого поряд- ка высаживали клубни, не обработанные «Кормилицей микоризой» (1), а на второй половине – инокулированные биопрепаратом (2). Биопрепарат «Кормилица микориза» содержит споры и активный мицелий грибов. Ассоциируясь с корнями растений, мицелий способствует повышению поглотительной способности корневой системы2 (Чухина и др., 2024).

Положительное влияние биопрепаратов на продуктивность культур раннее отмечали ученые (Гиль и др., 2008; Коже-мяков и др., 2011; Прядильщикова и др., 2024).

Площадь каждой опытной делянки первого порядка составляет 11,2 м2 (5,6х2), учетная – 5,6 м2. Повторность опыта – четырехкратная, размещение вариантов систематическое.

В опыте использовали нитроаммофоску (15:15:15), двойной суперфосфат, хлористый калий и аммиачную селитру. Инокулировали клубни вручную.

Картофель возделывали по заворов-ской технологии, с междурядьем 70 см. Содержание азота определяли по ГОСТ 13496.4-93; фосфора – по ГОСТ 26657-97; калия – по ГОСТ 30504-97; крахмала – по ГОСТ 26176-91; нитратов – по ГОСТ 13496.19-93.

Статистические расчеты проводились методом двухфакторного анализа (Доспехов, 1985) с использованием Excel.

Метеорологические условия в период исследований складывались по-разному, но в основном благоприятно для роста и развития картофеля. Рассмотрим метеоусловия в годы исследований через гидротермический коэффициент (ГТК). ГТК в мае 2021 года соответствовал среднему многолетнему значению (смз), а в июне – июле составил около 0,5 ед., что ниже смз, хотя в августе – сентябре – значительно выше смз. В период уборки выпало боль-

—о- смз

—о— 2021 год

—о- 2022 год

—о- 2023 год о 2024 год

Таблица 1. Урожайность основной продукции картофеля, т/га

Вариант	Урожайность, средняя за 2021–2024 гг.		Прибавка средняя за 2021–2024 гг.
	1	2	1	2
1	12,5	12,9	-	+0,4
2	15,2	15,6	+2,7	+3,1
3	18,9	19,6	+6,4	+7,1
4	21,0	22,5	+8,5	+10,0
5	21,0	21,6	+8,5	+9,1

Источник: данные авторов.

Рис. 1. ГТК по Г.Т. Селянинову в исследуемые годы в сравнении с смз

Источник: данные авторов.

шое количество осадков, что вызвало некоторые потери урожая (рис. 1) .

В 2022 году, наоборот, ГТК на протяжении длительного периода соответствовал смз, а в период уборки наблюдалась благоприятная сухая погода. В 2023 году в июне – июле выпало большое количество осадков на фоне среднесуточных температур выше смз почти на 2 °С, ГТК был выше почти в два раза. В 2024 году ГТК был близок смз, в мае лишь на 0,1 ед. был ниже его. В июне ГТК в 1,7 раза превысил сзм, а в июле – августе был ниже его на 0,8 ед. Это показывает, что погодные условия в 2024 году в фазу цветения – клубнеобра-зования характеризовались засухой.

Важно, чтобы благоприятные условия сложились в критические периоды развития культуры. По графику на рис. 1 видно, что ГТК в июне – июле был ниже единицы в 2021 и 2024 гг., а в 2022 году – в июле – августе. Такие явления не сказались отрицательно на урожайности культуры.

В 2021–2024 гг. удобрения и «Кормилица микориза» оказали разное влияние на урожайность клубней и ботвы картофеля.

В среднем за 2021–2024 гг. плановая урожайность клубней в 22 т/га была получена на 4 варианте, т. е. при применении органоминеральной системы удобрения, и на 5 варианте – при применении удобрений и инокуляции клубней «Кормилицей микоризой» (табл. 1).

Внесение дозы удобрений P 45 К 100 без добавки азота обеспечило минимальную прибавку урожая клубней в 2,7 т/га, или 22%, без обработки «Кормилицей микоризой», а при инокуляции ей – 25% по сравнению с абсолютным контролем. Достоверную прибавку урожая клубней картофеля обеспечило повышение дозы азотных удобрений на 60 кг д.в./га на минеральной и органо-минеральной системах удобрения. Расчетные системы удобрения (3–5 варианты) обеспечили прибавку 6,4–8,5 т/га (28–40%) без обработки биопрепаратом и 7,1–10,0 т/га (29–43%) при инокуляции посадочного материала к абсолютному контролю.

В среднем за исследуемые годы применение органо-минеральной системы удобрения (4 вариант, N 70 Р 10 К 20 + 40 т/га полупере-превшего навоза) и биопрепарата «Кормилица микориза» обеспечило максимальную прибавку урожая клубней картофеля в 10 т/га.

Кроме того, увеличивается урожайность побочной продукции, особенно при применении расчетных систем удобрения (рис. 2) .

На урожайность ботвы оказывали влияние метеоусловия периода вегетации картофеля, удобрения и биопрепарат. В среднем за исследуемые годы на 3–5 вариантах (расчетные системы удобрения) наблюдалась самая высокая урожайность ботвы сорта Ред Скарлет, которая составила 7,6–9,0 т/га.

Варианты

Рис. 2. Урожайность ботвы картофеля, т/га

Источник: данные авторов.

Инокуляция клубней «Кормилицей микоризой» повышала урожайность ботвы лишь на 2–4%.

Внесение расчетных систем удобрения под картофель с дозой 170 кг д.в. на 1 га азотных удобрений при инокуляции клубней картофеля «Кормилицей микоризой» обеспечивает наибольшую прибавку урожая ботвы на 3,8–4,2 т/га клубней картофеля по сравнению с абсолютным контролем.

В среднем за исследуемые годы вынос азота единицей продукции картофеля варьировал от 4,3 до 5,6 кг. При внесении азотных удобрений (3–5 варианты) вынос азота значительно повышался (на 0,5–0,9 кг по сравнению с контролем; рис. 3 ).

без

P 45 K 100

удобрений

P 45 K 100 + N 110      P 10 K 20 +     P 45 K 100 + N

40т/га пер.

навоза

Варианты

Рис. 3. Вынос азота единицей продукции картофеля, средний за 4 года исследований, кг

Источник: данные авторов.

При применении расчетных систем удобрения вынос азота отличался от планового уровня на 0,6–0,8 кг без применения биопрепарата и на 0,4–0,8 кг при применении биопрепарата. Повышается использование азота культурой при увеличении его применяемой дозы со 110 до 170 кг д.в./га.

За исследуемый период вынос фосфора единицей продукции картофеля варьировал от 1,9 до 2,2 кг (рис. 4) .

Варианты

Рис. 4. Вынос фосфора единицей продукции картофеля, средний за 4 года исследований, кг

Источник: данные авторов.

Расчетные дозы удобрений увеличивали вынос фосфора картофелем на 5–16% как без инокуляции посадочного материала «Кормилицей микоризой», так и при инокуляции.

Вынос фосфора фактический мало отличался от планового на расчетных вариантах (был выше планового на 0,1–0,2 кг).

Вынос калия единицей продукции картофеля в исследуемый период в среднем варьировал от 8,2 до 9,8 кг (рис. 5) , был выше планового значения на расчетных вариантах на 0,3–0,8 кг.

Различные дозы азотного удобрения не влияли на вынос калия единицей продукции картофеля (3 и 5 варианты) при применении «Кормилицы микоризы» при минеральных системах удобрения культуры. Органо-минеральная система удобрения

Варианты

Рис. 5. Вынос калия единицей продукции картофеля, средний за 4 года исследований, кг

Источник: данные авторов.

культуры (4 вариант) в тех же условиях обеспечила снижение выноса калия единицей продукции на 0,3 кг по сравнению с эквивалентной минеральной системой удобрения культуры (5 вариант).

Далее рассмотрим баланс элементов питания на картофеле в среднем за годы исследований (табл. 2) .

Таблица 2. Баланс элементов питания на картофеле в среднем за годы исследований

Показатель	Элемент	Вариант
		2		3		4		5
		1	2	1	2	1	2	1	2
Хозяйственный вынос, кг/га	N	65	69	98	102	113	124	113	121
	P 2 O 5	29	31	38	39	44	45	44	48
	K 2 O	137	144	181	192	195	214	206	212
Поступило с удобрениями, кг/га	N	-	-	110	110	170	170	170	170
	P 2 O 5	45	45	45	45	45	45	45	45
	K 2 O	100	100	100	100	100	100	100	100
Баланс, кг/га	N	-	-	+12	+8	+57	+46	+57	+49
	P 2 O 5	+16	+14	+7	+6	+1	0	+1	-3
	K 2 O	-37	-44	-81	-92	-95	-114	-166	-112
Кб, %	N	-	-	89	93	66	73	66	71
	P 2 O 5	64	69	84	87	98	100	98	107
	K 2 O	137	144	181	192	195	214	206	212
Источник: данные авторов.

Положительный баланс азота на 3 варианте, где фактические балансовые коэффициенты составили 89–93%, показывает, что доза азота в 110 кг д.в./га с минеральными удобрениями на картофеле обеспе- чивает урожайность клубней 19–20 т/га на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве. Фактические балансовые коэффициенты по азоту на 4-5 вариантах были ниже планового на 7–14%, что на фоне фосфорных и калийных удобрений обеспечило получение 21–22 т/га клубней культуры, т. е. плановый уровень урожайности был получен при высоких дозах азотных удобрений. Препарат «Кормилица микориза» увеличивала использование культурой азота на 4–7%.

По фосфору на 3 варианте наблюдается слабый положительный баланс +6–7 кг/га, а на 4–5 вариантах – почти нулевой, от +1 до -3 кг/га. Эти данные подтверждаются фактическими Кб по фосфору: на 3 варианте Кб составил 84–87%, а на 4–5 вариантах – 98–106%, что на -2%...+6% отличается от планового нулевого уровня (100%). Следует отметить, что при применении «Кормилицы микоризы» положительный баланс фосфора снижался, т. е. использование фосфора растениями увеличивалось на 1–4 кг/га.

По калию планировался отрицательный баланс, Кб плановые соответствовали 200%. Фактически наблюдался отрицательный баланс элемента на всех исследуемых расчетных вариантах (3–5 варианты). Дефицит элемента составил 81–114 кг/га. Поэтому и фактические Кб K 2 O составили 181–214%, т. е. отличались от планового уровня на -19%...+14%. Применение препарата «Кормилица микориза» увеличивало использование калия растениями на 6–19 кг/га.

Таким образом, лимитирующим фактором в повышении продуктивности клубней картофеля является на дерновоподзолистой легкосуглинистой почве калий. Т. к. картофель – калиелюбивая культура, целесообразно увеличить изучаемую дозу этого элемента в опыте для дальнейших исследований.

Оплата 1 кг действующего вещества удобрений прибавкой урожайности при обра-

Варианты

Рис. 6. Оплата 1 кг д.в. удобрений прибавкой клубней картофеля, средняя за 4 года исследований, кг

Источник: данные авторов.

обработан. "Кормилица микориза"

Рис. 8. Взаимосвязь урожайности картофеля и оплаты удобрений с инокуляцией препаратом «Кормилица микориза»

Источник: данные авторов.

ботке микробиологическим препаратом и без нее была для картофеля высокой. Расчетные системы удобрений обеспечили оплату в 27–30,5 кг клубней на 1 кг д.в. вносимых удобрений (рис. 6) .

Рис. 7. Взаимосвязь урожайности картофеля и оплаты удобрений без инокуляции препаратом «Кормилица микориза»

Источник: данные авторов.

В ходе исследования удобрений выявлено, что на картофеле наблюдается очень высокая взаимосвязь урожайности и оплаты, величина достоверности аппроксимации составляет почти единицу, как в случае без инокуляции препаратом, так и при обработке препаратом «Кормилица микориза» (рис. 7, 8).

Следует отметить, что и линейная, и полиноминальные линии взаимосвязи в обоих случаях почти совпадают. Но при инокуляции препаратом «Кормилица микориза» наблюдается полное совпадение линейной и полиноминальной взаимосвязи урожайности и оплаты удобрений.

Выводы

На дерново-подзолистой легкосуглинистой почве в условиях 2021–2024 гг. внесение P 45 K 100 в действующем веществе и применение биопрепарата повышало урожай клубней картофеля по сравнению с контролем на 22–25%. Препарат «Кормилица микориза» обеспечивал несущественную прибавку урожайности. Расчетные системы удобрения обеспечили получение 18,9– 22,5 т/га клубней картофеля.

Средний вынос азота для создания 1 т клубней картофеля с учетом ботвы составил 4,3–5,6 кг, фосфора – 1,9–2,2 кг, калия – 8,2–9,8 кг.

Расчетные системы удобрения обеспечили фактические балансовые коэффициенты по азоту 66–93%, по фосфору 84–106%, по калию 181–214%. Биопрепарат увеличивал использование азота культурой на

4–11 кг/га, фосфора – на 1–4 кг/га, калия – на 6–19 кг/га. Т. е. на его фоне фактические Кб по азоту, фосфору и калию увеличивались соответственно на 4–7%, 2–8% и 6–19%.

Расчетные системы удобрений обеспечили высокую оплату – 27–30,5 кг клубней на 1 кг д.в. вносимых удобрений.