Влияние фосфорных удобрений на урожайность и качество картофеля на каштановой почве

Значение картофеля в продовольственной потребности стран, в том числе Северного Казахстана, довольно велико. Ежегодно эта потребность возрастает в связи с увеличением спроса на данную культуру, ее применением в пищевой промышленности. В связи с этим возникает необходимость повышения урожайности картофеля в сельскохозяйственном производстве [1; 2].

Фосфорные удобрения – один из основных факторов повышения урожаев сельскохозяйственных культур. Их эффективность – в органических соединениях: фосфор становится доступным для растений после их минерализации (разложения) [3]. Хорошо отзываются на фосфорные удобрения овощные культуры и картофель [4]. Поскольку фосфор – второй важный элемент в питании растений после азота, следовательно, благодаря его влиянию повышается не только урожайность, но и качество.

В настоящее время ключевая проблема агропромышленного комплекса Северного Казахстана – повышение продуктивности поля. Не последнее место в этом принадлежит разработке рациональных систем применения удобрений [5–9].

Несмотря на постоянный рост количества удобрений, вносимых под овощи и картофель, вопрос голодания культур остается актуальным. Проблема первого плана – выявление относительного недостатка какого-либо элемента питания, из-за которого снижается эффективность использования удобрений. В полевом овощеводстве и в условиях защищенного грунта особо актуальны проблемы перекорма растений, нарушения

соотношения питательных веществ в почве, влияния условий питания на биологическое качество урожая [1; 6; 10].

Цель наших исследований – изучить влияние фосфорных удобрений на урожайность и качество картофеля на каштановой почве в условиях Северного Казахстана.

Материалы и методы

Полевые опыты проведены в 2016–2017 гг. в товариществе с ограниченной ответственностью «Уштерек и К» Павлодарской области Республики Казахстан. В качестве удобрений использовали аммиачную селитру (N – 34,5%), аммофос (N – 12%, Р 2 О 5 – 52%) и хлористый калий (К 2 О – 62%). Фосфорные удобрения вносили в почву на разных фонах в дозах: аммофос – 45–90 кг д.в./га на фоне N 45 К 45 и на повышенном калийном фоне N 45 К 90 . Удобрения перед внесением перемешивали с почвой и заделывали культиватором. Сорт картофеля – Гала.

Подвижные формы элементов питания определяли стандартными методами в ФГБУ «ЦАС «Омский». Для характеристики качества клубней картофеля выявляли крахмал по Эверсу.

Почвы исследуемого участка типичные каштановые с супесчаным гранулометрическим составом.

Содержание подвижного фосфора зависит от предшествующей культуры, севооборота, срока и способа обработки почвы и погодных условий. В слое почвы 0–20 см его содержание согласно ИСПРОД – диагностический показатель действия фосфорных удобрений при их внесении под различные культуры [10]. Величина рН водной вытяжки в слое 0–20 см равна 7,1. Содержание элементов питания перед посадкой: N-NO 3 – 13,2; P 2 O 5 – 28,4 и K 2 O – 424 мг/кг.

Для почвы характерны следующие агрохимические свойства: низкое содержание гумуса и нитратного азота, среднее содержание фосфора и высокое обменного калия по Мачигину. Следовательно, на этих почвах можно было ожидать положительное влияние соответствующих макроэлементов на урожайность картофеля.

Результаты исследования

В системе мероприятий, обеспечивающих высокие урожаи картофеля, первостепенное значение у применения удобрений. На зависимость урожайности картофеля от видов, доз и соотношений удобрений указывает множество научных трудов [10–12; 13]. Формирование его урожая зависит от обеспеченности растений элементами питания, находящимися в доступной форме в почве.

Под влиянием фосфорных удобрений возрастает интенсивность синтеза сахарозы, крахмала, жиров, несколько меньше – белков [3]. Для качества продукции важно не только абсолютное количество фосфора, но и его соотношение с другими элементами питания, в первую очередь – с азотом и калием. Изменяя соотношение N : P и N : К, можно регулировать интенсивность, а также направленность процессов обмена, способствуя накоплению в растениях белков или углеводов.

Результаты анализов и урожайности проведенных полевых опытов по картофелю были использованы для диагностики его потребности в элементах питания. Для этой цели была принята ранее апробированная модель системы «ИСПРОД-ОмГАУ» профессора Ю.И. Ермохина. Используя результаты полевых опытов с удобрениями, в данной модели можно установить показатели взаимосвязи между величиной урожая и дозой удобрений (величина b ). Располагая коэффициентами b интенсивности действия 1 кг удобрений (N, Р, К) на величину урожайности (т/га) или b потребности в удобрениях (кг N, Р, К на 1 га) на создание единицы урожайности (1 т/га), можно определить необходимое количество удобрений для запланированной прибавки [5].

Анализ данных показал, в какой степени потребление растением картофеля элементов питания зависит от гидротермических условий выращивания и эффективности удобрений. На опытных вариантах с достаточной обеспеченностью влагой картофель интенсивнее усваивал питательные вещества. Сбалансированное внесение минеральных удобрений положительно повлияло на уровень питания азотом и калием в условиях достаточной влагообеспеченности, в то же время потребление картофелем фосфора приближалось к значениям азота и калия. Следовательно, по опытным данным, влияние дефицита влаги в значительной мере устраняется расчетом оптимизации применения удобрений. По проведенным наблюдениям на опытном участке: дефицит почвенной влаги корректируется внесением удобрений в виде подкормки вместе с поливом из расчета 200 м3/га в фазы «семи листьев» – «бутонизации». Вместе с тем положительное действие макроудобрений на урожайность картофеля выявлено в вариантах опыта с условиями благоприятного увлажнения, но в некоторой степени избыток влаги заметно снижал эффективность их действия. В целом при внесении возрастающих доз удобрений в среднем сбор картофеля увеличивался в годы исследований.

В результате проведенных исследований установлено, что фосфор на разных фонах значительно повышает урожайность картофеля (табл. 1).

Таблица 1

Влияние фосфора на урожайность картофеля (т/га)

Вариант	2016 г.		2017 г.		Средняя, 2016–2017 гг.			Окупаемость 1 кг д.в. удобрений урожаем, кг
	Урожайность	Прибавка к фону, т/га	Урожайность	Прибавка к фону, т/га	Урожайность	Прибавка к фону
						т/га	%
О	29,6	–	28,4	–	29,0	–	–	–
N 45 K 45	30,3	–	29,7	–	30,0	–	–	–
N 45 P 45 K 45	33,7	3,4	31,7	2,0	32,7	2,7	9,0	60,0
N 45 P 90 K 45	34,7	4,4	34,3	4,6	34,5	4,5	15,0	50,0
N 45 P 45 K 90	34,7	4,4	31,7	2,0	33,2	3,2	10,7	35,6
N 45 P 90 K 90	34,3	4,0	33,4	3,7	33,9	3,9	13,0	28,9

Наиболее благоприятное действие на картофель оказал фосфор в дозе 90 кг д.в./га на пониженном азотно-калийном фоне, под его влиянием прибавки составили 4,4–4,6 т/га.

Урожайность картофеля в годы исследований практически на одном уровне, но в зависимости от дозировок удобрений разная, однако и тогда положительный эффект фосфора прослеживался четко. Влияние фосфора неустойчиво на разных калийных фонах: в 2016 г. на каштановой почве прибавки от фосфора в дозе 45–90 кг д.в./га на фоне N 45 K 45 составили 3,4–4,4 т/га, а на фоне N 45 K 90 при внесении повышенных доз фосфора изменения урожайности не наблюдали. По всей вероятности, фона N 45 K 45 было вполне достаточно и незначительное изменение урожайности при повышении калия до К 90 обусловливалось погодными условиями. В 2017 г. фосфор также оказал достоверное положительное влияние на урожайность картофеля, увеличившуюся на 2,0–4,6 т/га. Оптимальная доза фосфора – 90 кг д.в./га на фоне N 45 K 45 с максимальной урожайностью 34,3 т/га. Повышенная доза фосфора на фоне N 45 K 90 не дала преимуществ по сравнению с меньшей; имеющиеся различия в прибавках несущественны.

При фосфоре в дозе 45–90 кг д.в./га на разных азотно-калийных фонах в течение двух лет устойчиво повышалась урожайность картофеля, в среднем на 2,7–4,5 т/га.

С помощью статистического метода анализа исследуемой системы получены эмпирические уравнения регрессионного типа, зависимости урожайности картофеля от доз фосфорных удобрений (1), (3), (5) фона N 45 K 45 и (2), (4), (6) фона N 45 K 90 :

Влияние фосфорных удобрений в 2016 г. описано:

У = 0,049Р + 30,7; r = 0,91;(1)

У = 0,052Р + 30,52; r = 0,69;(2)

для 2017 г.:

У = 0,051Р + 29,6; r = 0,99;(3)

У = 0,056Р + 28,67; r = 0,96.(4)

Рассматривая влияние фосфорных удобрений на урожайность (У, т/га) культуры в пределах 45–90 кг д.в./га фосфора на разных фонах, отмечена прямая зависимость между этими параметрами (рис. 1–2).

Рис. 1. Связь урожайности картофеля с дозами фосфора на фоне N₄₅K₄₅ (в среднем, 2016–2017 гг.)

В общем виде действие фосфорных удобрений на урожайность картофеля в полевых опытах 2016–2017 гг. подчиняется определенным математическим закономерностям: уравнение (5), рис. 1; уравнение (6), рис. 2.

Рис. 2. Связь урожайности картофеля с дозами фосфора на фоне N 45 K 90 (в среднем, 2016–2017 гг.)

У = 0,05Р + 30,15; r = 0,98; (5)

У = 0,054Р + 29,58; r = 0,86. (6)

Полученные на основе многолетних данных уравнения (5)–(6) свидетельствуют: при увеличении удобрений на 1 кг урожайность картофеля на каштановой почве в целом увеличивается на 0,05 т/га, а математические модели позволяют прогнозировать величину уровня урожая в зависимости от доз используемых удобрений.

Для получения 1 т урожая картофеля в среднем требуется внести 40 кг азотно-фосфорно-калийных удобрений. При внесении N45P90K45 (лучший вариант) в сочетании 1 : 2 : 1 (суммарно 180 кг) можно рассчитать, какую прибавку мы предположительно получим

П, т/га = 180 : 40 = 4,5 т/га.

По данным урожая 2016–2017 гг., наибольшая прибавка (П) 4,5 т/га получена при внесении фосфорных удобрений на фоне N 45 K 45 в сочетании 1 : 2 : 1; используя следующую формулу можно фактически получить лучший вариант с дозой удобрений N 45 P 90 K 45 :

ΣNPK

Д N _N +P+K

1  45 кг/га;

и   _ ² NPK

^ДР 2 О 5   N+P+K

¹⁸⁰ 2  90 кг/га;

^ДК 2 ^О 180 90 45 45 кг/га.

Если полученные прибавки урожайности картофеля от разных доз удобрений увязать с окупаемостью одного килограмма действующего вещества, максимальная окупаемость (60 кг) была при внесении Р45 в сочетании с фоном N45K45 и 35,6 кг на фоне N45K90. Последующее увеличение дозы фосфора до 90 кг на разных фонах привело к снижению окупаемости.

Влияние удобрения на клубни картофеля значительно. При выращивании овощей, кроме урожайности, необходимо учитывать их вкусовые достоинства и пищевую ценность. Овощи непосредственно поступает в пищу человека, поэтому важно контролировать содержание в них элементов, как избыточные, так и недостаточные количества могут отрицательно сказаться на здоровье [1; 6; 14–17].

Одно из ценных веществ в клубнях картофеля – крахмал, составляет 80% сухого вещества.

Отметим, что содержание крахмала изменяется в годы исследований в зависимости от условий минерального питания (табл. 2).

Таблица 2

Содержание крахмала в клубнях картофеля в зависимости от условий минерального питания (%)

Вариант	2016 г.	2017 г.	Среднее, 2016–2017 гг.
О	12,6	13,6	13,1
N 45 K 45	12,7	15,9	14,3
N 45 P 45 K 45	13,6	16,0	14,8
N 45 P 90 K 45	13,1	16,0	14,6
N 45 P 45 K 90	13,6	15,7	14,7
N 45 P 90 K 90	13,8	15,4	14,6

Особенно выделены варианты N 45 P 45 K 45 , N 45 P 45 K 90 , при которых в среднем накапливается 14,7–14,8% крахмала в клубнях. Наименьшее содержание крахмала в вариантах N 45 K 45 , N 45 P 90 K 90 – 14,6%.

Влияние удобрений, внесенных в дозах в пределах 45 кг без фосфора, на накопление крахмала в клубнях меньшее, чем при других вариантах удобрений. Например, содержание крахмала в клубнях контрольного варианта в среднем по годам исследований составило 13,1%, или на 13% меньше, относительно наиболее крахмалистого варианта. Применение невысоких сбалансированных доз удобрений несущественно изменяло содержание крахмала в клубнях по сравнению с неудобренным вариантом.

Заключение

Таким образом, на каштановых почвах фосфор в дозах 45–90 кг д.в./га на фоне N 45 K 45 способствует значительному увеличению урожайности картофеля, в среднем прибавка – 2,7–4,5 т/га, на фоне N 45 K 90 прибавка – 3,2–3,9 т/га. Лучше реагирует картофель на фосфор при пониженном калийном фоне (N 45 K 45 ), чем при повышенном, до N 45 Р 90 K 90 . Связь урожайности с дозой фосфора подчеркивает высокий показатель корреляции. В среднем, применяя 1 кг д.в. азота, фосфора и калия в сочетании 1 : 2 : 1, можно получить дополнительно 0,05 т клубней с 1 га. Коэффициент корреляции между дозами удобрений, вносимых под картофель по годам (r), и урожайностью составил в среднем 0,86 и 0,98 на разных фонах, что указывает на высокую зависимость величины урожайности от доз удобрений. Оптимальной дозой влияния макроудобрений на накопление крахмала в клубнях картофеля считается 45 кг д.в./га в соотношении 1 : 1 : 1, где содержание составило 14,8%, это выше контрольного варианта на 13%. В наших полевых опытах минеральные удобрения способствовали значительному изменению урожайности картофеля, улучшая его качественные показатели.

S.K. Abeuov1, O.D. Shoikin2, V.A. Kamkin1

1Toraigyrov University, Pavlodar

• ²Omsk State Agrarian University named after P.A. Stolypin, Omsk

The effect of phosphorus fertilizers on the yield of potatoes on chestnut soil