Управление питанием картофеля на основе использования бесподстилочного птичьего помета в лесостепи Западной Сибири

Исследования, проведенные в южной части Западной Сибири, в том числе в Омской области, доказали высокую значимость и эффективность органических удобрений, повышающих плодородие почв и урожай сельскохозяйственных культур [1; 2].

В современных системах земледелия почву и растение необходимо рассматривать как единое целое. В то же время одна из основных задач при применении удобрений – управление плодородием почв и питанием растений, для чего необходимо разработать нормативные параметры [3–7]. Помет птиц является важным источником элементов питания для культурных растений при его использовании в земледелии в качестве удобрения. Относительно перепревшего бесподстилочного помета не разработаны агрохимические нормативы для управления питанием растений картофеля в Западной Сибири [2; 7–10].

Цель исследований – разработать агрохимические нормативные параметры применения органического удобрения на основе бесподстилочного куриного помета для управления питанием картофеля на лугово-черноземной почве лесостепи Западной Сибири.

Материалы и методы

Исследования проводились на опытном поле кафедры агрохимии и почвоведения ФГБОУ ВО Омский ГАУ в 2012–2014 гг. Изучаемыми объектами являлись: растения картофеля сорта «Алая Заря», лугово-черноземная среднемощная среднегумусовая среднесуглинистая почва. Содержание в почве перед посадкой N-NО 3 – 6,1–10,4; P 2 O 5 – 111–124; K 2 O – 256–274 мг/кг.

Расположение делянок на опытном участке систематическое. Повторность вариантов – трехкратная. Площадь делянок – 20 м²; учетная площадь – 16 м². Агротехника – общепринятая для зоны. С 1 т органического удобрения на основе бесподстилочного куриного помета вносилось в почву 20 кг азота, 17 – фосфора и 6 – калия. Схема исследования включала варианты с пометом, с минеральными удобрениями в эквивалентных дозах по органическим элементам питания, а также их совместное применение.

В почвенных пробах определяли содержание нитратного азота с дисульфофеноловой кислотой по Грандваль-Ляжу; количество подвижного фосфора и калия – из одной вытяжки по Чирикову (ГОСТ 26204–84).

Результаты исследования

В проведенных полевых исследованиях в 2012–2014 гг. установлено, что применение органического удобрения на основе бесподстилочного куриного помета, минеральных удобрений, а также совместное их внесение положительно повлияло на продуктивность картофеля (табл. 1). Картофель за три года исследований в контроле в среднем сформировал урожайность 22,9 т/га, а в вариантах с применением удобрений – 26,0–33,2 т/га. Во всех вариантах получены достоверные прибавки урожая клубней картофеля.

Таблица 1 Действие минеральных и органических удобрений на основе бесподстилочного куриного помета на урожайность картофеля при возделывании на лугово-черноземной почве (2012–2014)

Вариант	Урожайность, т/га				Прибавка		Окупаемость удобрений прибавкой урожая, кг на 1 кг NPK
	2012 г.	2013 г.	2014 г.	Средняя	т/га	%
Контроль	18,6	24,8	25,2	22,9	–	–	–
4 т/га	23,4	27,2	27,5	26,0	3,1	13,5	17,71
8 т/га	31,2	29,3	30,2	30,2	7,3	31,9	20,86
12 т/га	36,4	31,0	32,3	33,2	10,3	45,0	19,62
16 т/га	36,6	29,2	33,2	33,0	10,1	44,1	14,43
N 82 Р 69 К 24	25,8	25,4	28,2	26,5	3,6	15,7	20,57
N 164 Р 138 К 48	32,0	31,2	31,4	31,5	8,6	37,6	24,57
N 246 Р 207 К 72	36,0	30,8	31,2	32,7	9,8	42,8	18,67
N 328 Р 276 К 96	36,2	28,4	32,4	32,3	9,4	41,0	13,43
4 т/га + N 82 Р 69 К 24	32,4	31,2	32,8	32,1	9,2	40,2	26,29
8 т/га + N 164 Р 138 К 48	36,0	31,0	32,0	33,0	10,1	44,1	14,43
НСР 05	3,11	2,04	2,54	2,91

Наибольшую урожайность клубней картофеля дал вариант при внесении перепревшего органического удобрения в количестве 12 т/га – 33,2 т/га, что на 10,3 т/га (45%) выше, чем в контроле. Внесение органического удобрения в дозе 16 т/га удобрения не увеличило урожайность клубней картофеля. Наименьшая урожайность клубней картофеля было в варианте 4 т/га – 26,0 т/га, на 3,1 т/га (13,5%) выше контрольного уровня (рис. 1).

Внесение минеральных удобрений в количестве, эквивалентном содержанию питательных веществ в органическом удобрении, повлияло на урожайность аналогично помету. Наименьшая урожайность клубней картофеля была получена при внесении минеральных удобрений в дозе N 82 Р 69 К 24 – 26,5 т/га, с прибавкой 3,6 т/га (15,7%). Наиболее эффективной дозой было применение N 246 Р 207 К 72 с урожайностью 32,7 т/га, на 9,8 т/га (42,8%) выше контроля. Применение минеральных удобрений в количестве N 328 Р 276 К 96 , равном по содержанию элементов питания 16 т органического удобрения, также не привело к увеличению урожайности клубней картофеля (32,3 т/га с прибавкой 9,4 т/га (41,0%)).

y = -0,0348x2 + 1,2421x + 22,466

¹⁵                                                                  ƞ = 0,

12                    16

Доза органических удобрений, т/га

Рис. 1. Зависимость урожайности клубней картофеля от доз органических удобрений на основе бесподстилочного куриного помета при возделывании на лугово-черноземной почве (среднее за 2012–2014 гг.)

Внесение органических удобрений в комплексе с минеральными в варианте 4 т/га + N 82 Р 69 К 24 положительно повлияло на урожайность клубней картофеля, это позволило сформировать урожайность 32,1 т/га с прибавкой 9,2 т/га (40,2%) к контролю. Внесение 8 т/га + N 164 Р 138 К 48 при возделывании картофеля проявило себя эквивалентно дозам 12 и 16 т/га органического удобрения с урожайностью 33,0 т/га и дало прибавку на 0,7 т/га выше, чем в случае с N 328 Р 276 К 96 (эквивалент 16 т/га).

Наибольшая окупаемость 1 кг NPK внесенных удобрений была получена в вариантах: 8 т/га (20,86 кг/кг), N 164 Р 138 К 48 (24,57 кг/кг) и 4 т/га + N 82 Р 69 К 24 (26,29 кг/кг). В то же время содержание питательных элементов в этих вариантах равнозначное. Минимальная окупаемость 1 единицы д.в. NPK была получена при 16 т помета на 1 га и эквивалентных по содержанию питательных элементах: при внесении органических удобрений (16 т/га) – 14,43 кг/кг д.в., минеральных (N 328 Р 276 К 96 ) – 13,43 кг/кг д.в. и совместно (8 т/га + N 164 Р 138 К 48 ) – 14,43 кг/кг д.в.

Таким образом, в исследованиях на лугово-черноземной почве все варианты применения минеральных и органических удобрений, как раздельно, так и совместно, позволили получить достоверное увеличение урожайности клубней картофеля. Самым эффективным оказалось внесение 12 т/га органических удобрений. В целом в эквивалентных дозах органические и минеральные удобрения обеспечивают практически одинаковую урожайность.

Результаты полевого опыта показали высокую отзывчивость картофеля на внесение органических удобрений на основе бесподстилочного куриного помета на луговочерноземной почве, что подтвердила и высокая функциональная зависимая урожайности (У, т/га) от доз органических удобрений (Х, т/га) до 12 т/га, так как затем урожайность не увеличивается (рис. 2, уравнение (1):

y = 0,88x + 22,81, r = 0,81. (1)

y = 0,88x + 22,81

R = 0,7

Доза органических удобрений, т/га

Рис. 2. Зависимость урожайности клубней картофеля от доз органических удобрений на основе бесподстилочного куриного помета при возделывании на лугово-черноземной почве (среднее за 2012–2014 гг.)

Из уравнения (1) следует, что коэффициент интенсивности действия (b 1 ) 1 т/га органического удобрения на основе бесподстилочного куриного помета на формирование величины урожая картофеля составляет 0,88 т/га. Полученный норматив эффективности органических удобрений на основе бесподстилочного куриного помета делает возможным в условиях сельскохозяйственного производства на исследуемом типе почв определять действительно возможную прибавку урожайности клубней картофеля. Учитывая, что для получения дополнительно 1 т/га клубней картофеля необходимо внести 1,14 т помета (1 т/га : 0,88 т/га = 1,14), рассчитать прибавку урожая можно по формуле:

П = Д / 1,14,                                    (2)

где П – плановая прибавка урожайности клубней картофеля, т/га; Д – доза бесподсти-лочного куриного помета, т/га; 1,14 – количество внесенного бесподстилочного куриного помета для получения 1 тонны клубней картофеля, т/га.

Данные о плановой прибавке урожайности картофеля (П, т/га) и коэффициенте интенсивности действия исследуемых органических удобрений (b 1 = 0,88 т/га клубней картофеля) дают возможность рассчитать дозы бесподстилочного помета (т/га, формула (3):

Д = П / b 1 .                                       (3)

Таким образом, на основе полученных экспериментальных данных можно определить необходимую дозу органического удобрения для получения плановой прибавки урожая картофеля.

Исследования показали, что содержание питательных элементов в почве при возделывании сельскохозяйственной культуры зависит от внесенных удобрений (табл. 2).

Таблица 2

Действие минеральных и органических удобрений на основе бесподстилочного куриного помета на содержание подвижных форм элементов питания (мг/кг) в лугово-черноземной почве (0–20 см) под картофелем (среднее за 2012–2014 гг.)

Вариант	N-NO 3	Р 2 О 5	К 2 О	N-NO 3	Р 2 О 5	К 2 О
	Всходы			Уборка
Контроль	9,0	115	264	4,3	112	262
4 т/га	17,7	125	273	6,7	114	266
8 т/га	26,5	135	278	7,8	116	268
12 т/га	33,7	144	282	9,3	119	267
16 т/га	42,2	160	285	10,2	121	265
N 82 Р 69 К 24	22,5	131	277	5,7	113	268
N 164 Р 138 К 48	29,7	144	284	6,4	115	270
N 246 Р 207 К 72	37,8	165	290	7,7	117	273
N 328 Р 276 К 96	47,0	173	294	9,9	119	274
4 т/га + N82Р69К24	27,1	141	286	7,1	119	275
8 т/га + N164Р138К48	45,5	173	292	9,1	122	281

Внесение минеральных и органических удобрений в исследуемых вариантах увеличило содержание нитратного азота в почве (0–20 см) под картофелем в фазу всходов растений с низкого (8,9 мг/кг почвы) содержания перед внесением удобрений до высокого (17,7–47,0 мг/кг почвы). Установлено, что применение тонны органического удобрения на основе бесподстилочного куриного помета увеличивает содержание нитратного азота на 2,06 мг/кг почвы (рис. 3).

Доза органических удобрений, т/га

Рис. 3. Зависимость содержания нитратного азота в лугово-черноземной почве в фазу всходов картофеля от органических удобрений на основе бесподстилочного куриного помета (среднее за 2012–2014 гг.)

Использование удобрений положительно повлияло на содержание подвижного фосфора в почве, повысив его содержание с 115 мг/кг в контроле до 125–173 мг/кг в вариантах с удобрениями. Применение одной тонны бесподстилочного куриного помета увеличивает содержание подвижного фосфора в почве на 2,73 мг/кг (рис. 4).

л аа в о в

^

S

О рГ

y = 2,73x + 114 R = 0,78

12              16

Доза органических удобрений, т/га

Рис. 4. Зависимость содержания подвижного фосфора в лугово-черноземной почве в фазу всходов картофеля от органических удобрений на основе бесподстилочного куриного помета (среднее за 2012–2014 гг.)

Количество подвижного калия в почве, несмотря на очень высокое содержание в целом, в фазу всходов картофеля также возросло с 264 мг/кг почвы в контроле до 273– 294 мг/кг почвы в вариантах с удобрениями. Зависимость между дозами бесподстилоч-ного куриного помета и содержанием подвижного калия в почве показывает, что концентрация данного элемента при внесении одной тонны удобрения увеличивается на 1,28 мг/кг почвы (рис. 5).

Рис. 5. Зависимость содержания подвижного калия в лугово-черноземной почве в фазу всходов картофеля от органических удобрений на основе бесподстилочного куриного помета (среднее за 2012–2014 гг.)

К уборке содержание нитратного азота в почве стабилизировалось и значительно уменьшилось по сравнению с содержанием в фазу всходов. В вариантах с применением минеральных удобрений N 82 Р 69 К 24 и N 164 Р 138 К 48 его содержание уменьшилось до 6,4– 7,8 мг/га почвы. Больше всего нитратного азота (9,1–10,2 мг/кг почвы) накопилось при применении N 328 Р 276 К 96 .

Применение удобрений подействовало на содержание подвижного фосфора в почве в уборку, увеличив его содержание с 112 мг/кг почвы в контроле до 121 мг/ кг почвы при внесении 16 т/га органического удобрения и до 122 мг/кг почвы в варианте 8 т/га + N 164 Р 138 К 48 .

Содержание подвижного калия в почве было очень высоким (262 мг/кг почвы в контроле), применение удобрений увеличило его содержание в почве до 265–281 мг/кг почвы. В большей степени повлияло органоминеральное удобрение.

В производстве можно применять формулу (4) для оценки изменения концентрации доступных элементов в почве (С, мг/кг) при применении органических удобрений на основе бесподстилочного куриного помета:

С = C 1 + Д ∙ b 2 , (4) где C 1 – содержание элемента в почве до посадки, мг/кг; Д – доза органических удобрений на основе бесподстилочного куриного помета, т/га; b 2 – коэффициент интенсивности действия 1 т органических удобрений на основе бесподстилочного куриного помета на содержание доступного элемента в почве, мг/кг.

Проведенные расчеты показали, что для увеличения содержания нитратного азота на 1 мг/кг в почве под картофелем нужно внести 0,49 т/га бесподстилочного куриного помета (1 мг/кг : 2,06 мг/кг = 0,49). Из этого следует, что определение доз органических удобрений (т/га) может осуществятся по формуле (5) на основе информации об оптимальном уровне нитратного азота в почве для картофеля [5; 7]:

Д N = (N o - N ф ) ∙ 0,49, (5) где N o - оптимальное содержание нитратного азота в почве, мг/кг; N ф - фактическое содержание нитратного азота в почве, мг/кг; 0,49 – доза органических удобрений на основе бесподстилочного куриного помета для повышения содержания N-NO 3 на 1 мг/кг в слое почвы 0–20 см, т/га.

Расчет доз органических удобрений (т/га) может осуществятся по формулам (6), (7) на основе информации об оптимальном уровне подвижных фосфора и калия в почве для картофеля [5; 7]:

Д Р = (Р o - Р ф ) ∙ 0,37; (6)

Д К = (К o - К ф ) ∙ 0,78, (7) где P o , K o - оптимальное содержание элемента в почве, мг/кг; P ф , K ф - фактическое содержание элемента в почве, мг/кг; 0,37 – доза органических удобрений на основе бес-подстилочного куриного помета для повышения содержания P 2 O 5 на 1 мг/кг в слое почвы 0–20 см, т/га; 0,78 – доза органических удобрений на основе бесподстилочного куриного помета для повышения содержания K 2 O на 1 мг/кг в слое почвы 0–20 см, т/га.

Нужно учитывать, какой элемент находится в большем относительном минимуме, и вести расчет дозы помета по нему.

Оптимальные уровни содержания элементов в почве используются при расчете доз удобрений по общей формуле

Д = (Э о - Э ф ) / b 2 . (8) где Э о и Э ф – оптимальное и фактическое содержание элемента в почве, мг/кг.

Таким образом, можно определить дозы органических удобрений с учетом фактического содержания элемента в почве и на основе использования расчетных методов управлять питанием культуры.

Заключение

При использовании органических удобрений на основе бесподстилочного куриного помета наиболее эффективным было применение 12 т/га – прибавка урожая составила 10,3 т, или 45,0%, окупаемость 1 тонны помета – 0,86 т клубней. Внесение помета повышало уровень N-NО 3 , подвижных P 2 O 5 , K 2 O в почве. 1 т бесподстилочного помета повышает концентрацию N-NО 3 на 2,06 мг/кг; P 2 O 5 – 2,73 и K 2 O – 1,28. Установлены количественные характеристики интенсивности действия 1 т помета на урожайность картофеля, и на основе этого предложена формула для расчета доз на плановую прибавку урожая. Выявлен нормативный показатель интенсивности действия 1 т/га помета на содержание нитратного азота, подвижных фосфора и калия, что позволяет определить дозу удобрений с учетом оптимального и фактического содержания элемента питания в почве. Определенные в эксперименте агрохимические нормативы делают возможным управлять питанием культуры на основе расчета доз помета.

I.A. Bobrenko, O.A. Matvejchik, V.P. Kormin

Omsk State Agrarian University named after P.A. Stolypin, Omsk

Potato nutrition management based on the use of liquid bird manure in the forest-steppe of Western Siberia