Оценка условий питания, урожайности и качества картофеля при внесении нового органоминерального удобрения

Введение. Сбалансированное многоэлементное питание растений и качество продукции предполагают использование целого комплекса макро- и микроэлементов [1, 2]. Использование даже умеренных доз удобрений (до 40 кг/га) способствует повышению адаптации растений к стрессовым факторам, более эффективному использованию запасов почвенной влаги и осадков, стабилизирует во времени урожайность полевых культур на достаточно высоком уровне [3, 4].

В Красноярском крае уровень химизации пока остается низким, и при дефиците минеральных удобрений очень важно применение местных удобрений на основе природного органического сырья, продуктов жизнедеятельности животного происхождения и отходов промышленности для получения высокой урожайности сельскохозяйственных культур [5]. Поэтому в последние годы большое значение в земледелии РФ и Красноярского края имеет замена дорогостоящих промышленных туков более дешевыми органоминеральными удобрениями (ОМУ), произведенными в местных условиях [6]. Органоминеральное удобрение (ОМУ), созданное ООО «ПИК» г. Красноярска, является одним из таких удобрений. Оно многоэлементное, пролонгированного действия, оптимизирующее питание растений, улучшающее физические свойства почвы за счет органического и минералогического компонентов. Органо-минеральные удобрения, как правило, рекомендуется применять под культуры интенсивного типа питания, такие как картофель и овощи [1, 7, 8]. В последние годы большое значение придается изучению биологически активных препаратов на основе гуминовых веществ, показывающих высокую эффективность применения под картофель [9–11]. Научно обоснованные рекомендации по внесению этих удобрений в местных условиях не разработаны. Поэтому всестороннее изучение таких видов удобрений является актуальным.

Цель исследования. Изучение эффективности разных норм и способов внесения нового органо-минерального удобрения (ОМУ) на условия питания, урожайность и качество картофеля сортов Адретта и Арамис.

Объекты, методы и результаты исследования. Провели многолетние полевые опыты на черноземе выщелоченном Назаровского лесостепного природного округа. В 2015–2016 гг. изучили эффективность ОМУ при внесении под картофель сорта Адретта, в 2017–2019 гг. под картофель сорта Арамис.

Схема опыта была со следующими вариантами: неудобренный контроль, нормы внесения ОМУ 1 ц/га; 1,5 ц/га; 2 ц/га при посадке, норма внесения ОМУ 1 ц/га при междурядной обработке во время прополки и перед окучиванием. Повторность опыта трехкратная с систематическим размещением делянок площадью учета 10 м2.

Для оценки условий питания картофеля на всех вариантах опыта в наиболее ответственную фазу вегетации, цветение, отбирался почвенный образец из слоев 0–20 и 20–40 см. Определили основные почвенно-агрохимические показатели: содержание общей влаги термовесовым методом, величины актуальной (рНн 2 о) и обменной (pH KCl ) кислотности ионометрическим методом, количество питательных элементов (минеральные формы азота – аммонийный (N-NH 4 ) с реактивом Несслера и нитратный (N-NO 3 ) с дисульфофеноловой кислотой, подвижный фосфор (Р 2 О 5 ) и обменный калия (К 2 О) по методу Чирикова. На всех вариантах опыта учли биологическую урожайность картофеля (ц/га). Провели статистическую обработку результатов этого учета с использованием программы Microsoft Excel. Оценку качества картофеля по содержанию нитратов (мг NO 3 на 1 кг) в сырой массе клубней проводили экспресс-методом тканевой диагностики с помощью сухого реактива на азот и шкалы «Индам» в девятикратной повторности. Сравнивали полученные результаты с нормами оценки качества продукции по содержанию нитратов согласно ПДК (предельно допустимая концентрация), которая составляет для картофеля этих групп спелости 250 мг на кг сырой массы.

Картофель относится к культурам интенсивного типа питания. Он предъявляет повышенные требования к почвенным факторам и условиям выращивания: влажности почвы, ее плот- ности сложения, реакции среды, агрофизическим свойствам, комплексу питательных веществ, фитосанитарной обстановке и т.д. [12– 15]. В то же время при высокой урожайности картофель является хорошим предшественником, оставляя после себя достаточно большое количество легкоминерализуемого органического вещества [16].

Картофель Адретта относится к сортам столового назначения со среднеранним периодом созревания урожая. Обладает мякотью клубней желтого цвета, отличными вкусовыми качествами. Современная селекция выводит много разнообразных сортов картофеля, которые дают большие урожаи в производстве, отличаются высокими вкусовыми качествами, устойчивостью к болезням и вредителям, однако сорт Адретта по-прежнему востребован садоводами-любителями.

Картофель Арамис является среднеспелым сортом столового назначения, отличается повышенной засухоустойчивостью, отзывчив на органические и минеральные удобрения. Мякоть светло-желтая, вкус отличный. Характеризуется высокой товарностью, хорошей лежко-стью клубней при хранении, устойчивостью к возбудителям и болезням.

В состав изучаемого ОМУ входят минеральные удобрения: одинарное азотное (сернокислый аммоний), калийное (хлористый калий) и двойное комплексное азотно-фосфорное удобрение (аммофос). Содержание азота составляет 6,5 %, фосфора 6,5 % и калия 4,9 %. Элементы присутствуют в хорошо усвояемой подвижной форме. Минералогическая основа удобрений в виде глинистого минерала вермикулита позволяет хорошо адсорбировать элементы питания и пролонгировать их действие. Органическую основу составляет торф, который характеризуется высокой влагоемкостью, приводит к разбуханию гранул, оптимизации структуры и порозности почвы, а также к притягиванию и удержанию влаги. Удобрение отличается хорошими технологическими свойствами за счет выровненного гранулометрического физического состояния, хорошей сыпучести, слабой гигроскопичности при хранении. Оно может вноситься любыми способами, то есть как локально, так и вразброс.

Общая агрохимическая характеристика чернозема выщелоченного хозяйства, на котором проводились опыты, представлена в таблице 1.

Таблица 1

Общая характеристика чернозема выщелоченного хозяйства как объекта исследования

Гумус в пахотном слое, %	Мощность гумусового горизонта, см	рН KCl	Подвижные формы, мг/кг
			N-NO 3	Р 2 О 5	К 2 О
7,4	30-35	6,8	11	98	130

Эта почва высоко гумусирована. Мощность гумусового горизонта составляет около 30–35 см. По величине рН KCl почва опытного участка характеризуется нейтральной реакцией. При благоприятных условиях нитрификации обеспеченность почвы нитратным азотом, как правило, средняя, в засушливые годы низкая, что требует внесения азотных удобрений. При содержании подвижного фосфора почва опыта относится к классу с низкой обеспеченностью этим элементом питания. Обеспеченность обменным калием высокая, что связано с тяжелым гранулометрическим составом почв объектов исследования. В целом почва опытного участка характеризуется достаточно высоким естественным плодородием.

Высокую потребность в почвенной влаге картофель предъявляет перед посадкой и в фазу цветения, очень ответственную за закладку и формирование генеративных органов (клубней). Причем содержание влаги должно быть оптимальным не только в пахотном, но и подпахотном слое почвы, что связано с развитием корневой системы картофеля. Влажность почвы в фазу цветения на всех вариантах опыта и во все годы исследований не являлась лимитирующим условием питания картофеля (табл. 2). Содержание влаги в эту фазу, как правило, было выше в подпахотном слое, чем в пахотном, где более высокое физическое испарение и интенсивный расход влаги на эвапотранспирацию. Такие условия увлажнения почвы в период вегетации картофеля, даже в засушливые годы, являются оптимальными.

Таблица 2

Вариант	Глубина, см	Сорт Адретта		Сорт Арамис
		Год
		2015	2016	2017	2018	2019
Без удобрений	0–20	24,7	22,9	16,9	31,8	26,4
	20–40	23,7	25,7	20,9	30,0	28,5
1 ц/га, посадка	0–20	28,9	25,2	18,1	28,7	26,9
	20–40	23,5	26,0	21,5	29,0	31,3
1,5 ц/га, посадка	0–20	33,8	20,0	19,0	28,1	29,9
	20–40	26,6	26,1	19,7	30,4	33,1
2 ц/га, посадка	0–20	30,1	22,9	22,1	33,0	28,4
	20–40	27,2	23,9	19,8	32,7	32,5
1ц/га, прополка	0–20	33,0	26,9	17,3	20,6	26,3
	20–40	33,8	31,1	17,9	33,1	30,8
1ц/га, окучивание	0–20	33,8	27,7	18,1	35,9	28,2
	20–40	27,5	32,6	22,2	31,6	28,9

Влажность почвы в фазу цветения картофеля, %

На вариантах с применением разных норм ОМУ и внесением его разными способами влажность выше за счет разбухающих влагоемких компонентов торфа и вермикулита, входящих в удобрения, обеспечивающих более высокую водоудерживающую способность почвы.

Одним из важнейших агроэкологических условий при возделывании сельскохозяйственных культур является реакция почвы. Картофель также требователен к реакции почвы и чувствителен к химическому составу удобрений. Лучше растет картофель при слабокислой или ней- тральной реакции почвы. Для чернозема выщелоченного опытов характерна нейтральная реакция, благоприятная для возделывания картофеля (табл. 3).

Не установлено существенного варьирования по годам, вариантам опыта и слоям отбора реакции почвы как по величине актуальной

(рН H2O ), так и по величине обменной (рН KCl ) кислотности. Не установлено отрицательного влияния ОМУ на реакцию чернозема выщелоченного опытного участка, что положительно характеризует новый вид удобрения по его взаимодействию с почвой и стабильности ее реакции.

Таблица 3

Реакция почвы по величине актуальной (рН H2O ) и обменной (рН KCl ) кислотности в фазу цветения картофеля

Вариант	Глубина, см	Сорт Адретта		Сорт Арамис
		Год
		2016		2017		2018		2019
		рН H2O	рН KCl	рН H2O	рН KCl	рН H2O	рН KCl	рН H2O	рН KCl
Без удобрений	0–20	7,2	6,7	7,1	6,8	7,7	7,2	6,9	6,5
	20–40	не опр.	не опр.	7,1	6,8	7,7	7,4	7,1	6,5
1 ц/га, посадка	0–20	7,2	6,7	7,2	6,8	7,7	7,4	7,1	6,5
	20–40			7,1	6,7	7,7	7,6	7,2	6,5
1,5 ц/га, посадка	0–20	7,2	6,7	7,1	6,9	7,6	7,4	7,2	6,5
	20–40			7,2	6,6	7,7	7,6	7,1	6,5
2 ц/га, посадка	0–20	7,2	6,7	7,2	6,8	7,7	7,4	6,9	6,4
	20–40			7,1	6,8	7,7	7,6	7,1	6,5
1 ц/га, прополка	0–20	7,1	6,7	7,1	6,9	7,7	7,2	6,9	6,5
	20–40			7,2	6,9	7,5	7,3	7,0	6,4
1 ц/га, окучивание	0–20	7,2	6,7	7,1	6,7	7,6	7,4	7,0	6,5
	20–40			7,2	6,7	7,6	7,5	7,0	6,4

Картофель, как культура интенсивного типа питания, предъявляет повышенные требования к обеспеченности питательными веществами. При внесении удобрения под картофель сорта Адретта в годы проведения опытов установлена заметная оптимизация агрохимических показателей. При этом обеспеченность основными элементами питания переходит из класса низкой в более высокий. Установлена повышенная обеспеченность аммонийным азотом, высокая обеспеченность подвижным фосфором и очень высокая обменным калием.

В таблице 4 представлены результаты почвенной диагностики условий питания картофеля сорта Арамис. В фазу цветения картофеля содержание нитратного азота в почве резко снижается за счет интенсивного выноса этого элемента на формирование ботвы, а также снижения активности текущей нитрификации при де- фиците почвенной влаги, который был связан с засушливым июнем 2017 г. Однако обеспеченность аммонийным азотом остается высокой, что, несмотря на интенсивный вынос азота, обеспечивает оптимальное азотное питание картофеля. Увеличение нормы внесения ОМУ при посадке картофеля и внесение этого удобрения в подкормку несколько увеличивали содержание нитратного азота по сравнению с контролем. Количество подвижного фосфора снижалось, что связано с усилением его выноса растениями. Четкой закономерности изменения содержания обменного калия по вариантам опыта от посадки до цветения не установлено. Этот элемент интенсивнее используется картофелем во вторую половину вегетации. При внесении ОМУ в подпахотном слое обеспеченность питательными веществами в ряде случаев выше за счет лучшей влагообеспеченности.

Таблица 4

Содержание основных элементов питания в почве в фазу цветения картофеля сорта Арамис, мг/ кг почвы

Вариант	Глубина, см	2017 г.				2018 г.				2019 г.
		N-NH 4	N-NO 3	Р 2 О 5	К 2 О	N-NH 4	N-NO 3	Р 2 О 5	К 2 О	N-NH 4	N-NO 3	Р 2 О 5	К 2 О
Без удобрений	0–20	26,5	2,6	213	126	4,3	26,0	265	445	4,2	13,9	293	403
	20–40	28,5	4,2	171	114	5,0	29,0	419	352	4,6	11,1	246	335
1 ц/га, посадка	0–20	23,6	3,3	176	114	4,3	22,0	248	320	3,4	10,5	285	507
	20–40	24,2	4,8	179	127	3,7	25,0	252	394	3,9	7,0	236	309
1,5 ц/га, посадка	0–20	35,1	5,6	215	269	4,8	14,0	144	342	4,1	11,7	428	531
	20–40	40,1	3,9	183	106	5,1	20,0	289	410	3,8	13,1	343	429
2 ц/га, посадка	0–20	28,9	5,3	178	111	4,3	18,0	160	348	3,9	15,8	416	506
	20–40	24,5	5,3	174	112	5,1	21,0	172	520	3,6	12,3	359	504
1 ц/га, прополка	0–20	27,2	5,0	209	122	5,3	26,0	405	307	3,6	11,3	385	441
	20–40	34,5	5,3	218	127	5,7	24,0	22	290	11,1	8,5	263	335
1 ц/га, окучивание	0–20	28,6	5,4	207	93	4,2	23,0	22,0	526	3,6	14,5	319	501
	20–40	32,0	3,7	218	186	5,8	20,0	22,5	370	3,2	11,1	237	435

В 2018 г. зафиксировано резкое снижение содержания аммонийной формы и увеличение нитратного азота в течение вегетации, что связано с активным включением аммония в процессы нитрификации за счет выпавших осадков, повышения влажности почвы и оптимальной температурой перед цветением картофеля. По сумме нитратного и аммонийного азота обеспеченность почвы оптимальная.

В 2019 г. внесение ОМУ привело к заметной оптимизации агрохимических показателей почвы. Увеличилось суммарное содержание минеральных форм азота от низкой до средней и повышенной степени обеспеченности. Характерно очень высокое содержание подвижного фосфора и обменного калия как за счет внесения удобрений, так и за счет естественного почвенного плодородия.

В целом для условий Назаровской лесостепи уровень урожайности картофеля сорта Адретта и сорта Арамис достаточно высокий, особенно в благоприятные по погодным условиям годы (2015, 2017, 2019).

Практически на всех вариантах опыта по сравнению с контролем урожайность картофеля сорта Адретта в 2015 г. выше, что подтверждается статистически. В 2016 г. уровень урожай- ности картофеля сорта Адретта был существенно ниже на всех вариантах опыта. Получены статистически недостоверные прибавки урожайности картофеля этого сорта (табл. 5).

При внесении повышенных норм ОМУ урожайность картофеля в 2016 г. ниже, чем на контроле, что связано с засушливой погодой в июне и возможным токсическим эффектом от этих норм при прорастании клубней картофеля. Острый дефицит влаги в период клубнеобразова-ния также отрицательно повлиял на величину урожайности картофеля. Уровень урожайности картофеля сорта Арамис значительно выше, чем сорта Адретта. Несмотря на то что погодные условия начала вегетационного периода 2017 г. были засушливые, а вторая половина вегетации дождливая и холодная, этот сорт оказался более продуктивным по сравнению с сортом Адретта. В 2017 г. самую большую статистически достоверную прибавку урожайности показывают варианты при внесении ОМУ в дозах 1 и 1,5 ц/га. В 2018 г. при внесении 1,5 и 2 ц/га ОМУ урожайность картофеля почти такая же, как на контроле, что также связано с угнетающим воздействием повышенной нормы удобрения.

Урожайность картофеля (ц/га) и содержание нитратов в клубнях (мг/кг сырой массы при ПДК 250)

Таблица 5

Вариант	Сорт Адретта				Сорт Арамис
	2015 г.		2016 г.		201	7 г.	201	8 г.	2019 г.
	ц/га	мг/кг	ц/га	мг/кг	ц/га	мг/кг	ц/га	мг/кг	ц/га	мг/кг
Контроль	308,6	47,6	240,0	42	303,3	124	176,0	94	206,0	111
1 ц/га, посадка	358,0	83	258,3	47	420,0	138	191,0	100	224,0	110
1,5 ц/га, посадка	345,7	56	211,6	42	419,3	142	178,0	98	212,0	117
2 ц/га, посадка	358,0	98	211,6	70	315,3	125	177,0	92	221,0	115
1ц/га, прополка	469,1	41	163,3	44	201,0	132	145,0	99	253,0	114
1ц/га, окучивание	493,8	67	195,0	50	206,7	124	164,0	94	251,0	112
НСР 05	34,8		107,8		97,8		14,7		45,0

Максимальная статистически достоверная прибавка урожайности клубней картофеля сорта Арамис получена при внесении ОМУ в норме 1,0 ц/га при посадке. Внесение удобрения в подкормку снизило урожайность картофеля, что также связано с засушливой погодой в июне, и как следствие, с отрицательным влиянием дефицита влаги в период клубнеобразования. В 2019 г. максимальная прибавка урожайности установлена на варианте с внесением ОМУ в норме 1 ц/га при подкормке во время вегетации. Это обусловлено лучшими условиями увлажнения почвы атмосферными осадками в период между интенсивным нарастанием ботвы и цветением. Увеличение нормы ОМУ до 2 ц/га существенно не повысило урожайность картофеля по сравнению с контрольным вариантом, по-видимому, за счет угнетающего действия хлора, который в составе хлористого калия входит в это органо-минеральное удобрение.

Содержание нитратов в сырой массе клубней картофеля сорта Адретта на всех вариантах опыта не превышает предельно допустимую концентрацию (ПДК). При внесении ОМУ и увеличении нормы удобрения отмечается незначительное увеличение нитратов в соке клубней картофеля, однако оно также ниже ПДК. Сорт картофеля Арамис показал способность к более высокой кумуляции нитратов. Во все сроки определения их содержание в сырой массе клубней картофеля этого сорта было существенно выше, чем у сорта Адретта, однако не превы- шало предельно допустимую концентрацию. При внесении под картофель сорта Арамис разных норм ОМУ и различными способами получена экологически чистая продукция, содержащая нитраты существенно ниже ПДК.

Заключение. Установлена оптимизация условий питания картофеля при внесении ОМУ по всем показателям почвенной диагностики. Характерно повышение влажности почвы за счет влагоемкого органического компонента торфа и хорошо разбухающего минерала вермикулита, входящих в состав ОМУ. Внесение ОМУ стабилизирует реакцию почвы, улучшает условия питания. В засушливые годы при внесении повышенных норм ОМУ зафиксировано токсическое влияние, приводящее к снижению урожайности обоих сортов картофеля, особенно сорта Адретта. В оптимальные по погодным условиям годы получена достаточно высокая урожайность картофеля.

На всех вариантах опыта и во все годы исследований содержание нитратов в клубнях картофеля сорта Адретта и сорта Арамис не превышало предельно допустимую концентрацию.

Таким образом, за счет сбалансированного содержания питательных элементов в изучаемом комплексном органо-минеральном удобрении, регулирующем и оптимизирующем условия многоэлементного питания, получена экологически чистая продукция картофеля при достаточно высоких уровнях урожайности в многолетнем цикле проведения опытов.