Влияние различных доз вермикомпоста и цеолита в составе питательных грунтов на рост, развитие и урожайнисть выращиваемой продукции овощных культур

Введение. В увеличении урожайности овощных культур важная роль принадлежит органическим удобрениям, к которым относится вермикомпост. Это удобрение относится к семейству органических азотсодержащих удобрений. Однако, в интенсивном овощеводстве для достижения поставленных целей возникает необходимость использования повышенных доз азотных удобрений, обусловливаюших накопление нитратного азота в почвенно-поглощающем комплексе в количествах, превышающих предельно допустимые уровни. В случае с сельскохозяйственными культурами накопление нитратов в продуктах может достигать таких высоких концентраций, которые опасны для здоровья человека. Особенно высокие уровни накопления нитратов наблюдаются при выращивании овощной продукции в условиях закрытого грунта в зимне-весенний период.

Для удовлетворения потребностей в продовольствии быстрорастущего городского населения необходимо решить ряд задач по повышению урожайности сельскохозяйственных культур, обеспечивающих производителю различные экосистемные услуги, среди которых важное значение имеет вермикомпостирование, позволяющее производить и получать высококачественные питательные органические удобрения из городских и сельскохозяйственных отходов [8]. Многочисленные исследования подтвердили важность использования вермикомпоста в повышении эффективности сельскохозяйственного производства, а именно, как наиболее эффективного способа регулирования азотного питания сельскохозяйственных культур, однако, высокое содержание легкодоступного азота в почвах может создавать опасность почвоутомления. В предотвращении этой опасности важная роль принадлежит цеолитам, которые представляют собой гидратированные алюмосиликатные минералы тектосиликатного типа, содержащие щелочные и щелочноземельные элементы. Именно они составляют важное семейство минералов цеолитного типа, которых в природных условиях идентифицировано около пятидесяти видов, а на сегодняшний день синтезированы более ста видов цеолитов (Роше, 1995).

Цель нашего исследования состояла в оценке влияния различных доз вермикомпоста и цеолита в составе питательных субстратов на рост, развитие и урожайность редиса, салата и лука. В опытах была выполнена оценка качественного состава произведенных вермикомпостов и определена их удобрительная ценность, а также выявлено влияние вермикомпоста в сочетании с цеолитовой мукой на рост, урожайность редиса, салата и лука после добавления к ним цеолитовой муки.

Материалы и методы исследования. Данное исследование проводилось в Орловском государственном аграрном университете имени Н.В. Парахина (г. Орёл), расположенном в России. Климат умеренно континентальный, характеризующийся холодной зимой и жарким летом с умеренными осадками в течение всего года (около 690 мм в год). Проведенные почвенные исследования показывают, что почвенный покров опытной земельной территории в основном представлен черноземами лесостепной зоны, которые являются плодородными с высоким содержанием органических веществ.

Для изучения и оценки агрофизиологической активности действия вермикомпоста и цеолита были проведены опыты с зеленными культурами: редисом, салатом и луком. Повторность трехкратная. Всхожесть определяли на 3-й и 7-й день. Влажность поддерживали на уровне 75-80% от сухого вещества.

Результаты и обсуждение. В повышении урожайности oвощных культур важная роль пpинадлежит азотным удобрениям. Однако при использовании в интенсивном овощеводстве повышенных доз азотных удобрений, необходимых для получения планируемых урожаев, возможно возникновение проблемы накопления в продукции нитратов в опасных для человека концентрациях. Особенно высокое содержание нитратов наблюдается при выращивании овощных культур в защищенном грунте в зимне-весеннем обороте. Этому способствует недостаточный уровень солнечного освещeния, применение частых подкормок растений удобрениями и другие факторы.

Одним из наиболее зффективных cпocoбoв экологически безопасного использования и упорядочиваня азотного питания культур является применение вермикомпоста и цеолита.

Результаты проведенных анализов показали, что использование вермикомпоста в составе почвогрунтов оказывает влияние на накопление нитратов в продукции. С увеличением дозы вермикомпоста количество нитратов возрастает во всех выращиваемых культурах и достигает максимума при 75% дозе вермикомпоста (табл. 1). При этом следует иметь в виду тот факт, что, как с экотокситокологической, так и санитарно-гигиенической точек зрения, важно исключить миграцию вредных веществ из почвы в другие обьекты окружающей природной среды.

Таблица 1 – Влияние возрастающих доз вермикомпоста и цеолита на содержание нитратов в овощной продукции

Варианты опыта	Салат		Лук		Редис
	среднее значение, мг/кг	к контролю мг/кг	среднее значение, мг/кг	к контролю мг/кг	среднее значение, мг/кг	к контролю мг/кг
Контроль (почва)	291		427		144
Почва+25% вермикомпоста	1220	+929	553	+126	192	+48
Почва+50% вермикомпоста	1751	+1460	670	+243	310	+166
Почва+75% вермикомпоста	2398	+2107	779	+352	567	+423
Контроль+Ц	277	-14	417	-10	102	-42
Почва+25%Ц	1177	+866	450	+23	184	+40
Почва+50%Ц	1239	+948	570	+143	280	+136
Почва+75%Ц	2004	+1713	697	+270	386	+242
НСР 0,5		14		10		39

В связи с этим особую актуальность приобретает проблема сохранения и восстановления свойств почв с помощью дешёвых и доступных материалов, способных поглощать вредные токсичные вещества. В качестве таких компонентов успешно используются цеолиты, обладающие уникальными адсорбционными свойствами. Как показали результаты наших опытов внесение цеолитовой муки в состав почвогрунтов (+Ц), способствует снижению содержания нитратов в выращенной овощной продукции до допустимых концентраций в сравнении с качеством урожая исследуемых культур, выращенных на безцеолитных питательных грутах, а именно, степень снижения количества нитратов в полученной продукции достигала 1,2-1,4 раза во всех вариантах опыта, или 394-512 мг/кг – для растений салата, для растений лука – 82-100 мг/кг, а для растений редиса количество нитратов уменьшилось на 30-181 мг/кг.

Таким образом, нашими исследованиями доказано, что внесение вермикомпоста в дозе 25% от массы почвогрунта обеспечивает получение продукции с содержанием нитратов, непревышающих предельно допустимых концентраций. При знтачительном повышении урожая культур использование сорбционных свойств цеолитовых туфов совместно с вермикомпостом обеспечивает снижение количественного содержания нитратов в растениях до допустимых концентраций и получение экологически чистой продукции.

Нашими исследованиями доказано влияние добавок цеолита на всхожесть ранних зеленных культур (табл. 2, 3).

Таблица 2 – Влияние добавок цеолита на всхожесть салата листового

Варианты опыта	На 3-и сутки		На 7-е сутки
	всходы, шт.	всхожесть, %	всходы, шт.	всхожесть, %
Контроль+Ц	43	45,2	82	86,3
25%+Ц	65	68,4	95	100,0
50%+Ц	58	61,1	91	95,7
75%+Ц	59	62,1	93	97,9

При добавлении цеолита в контрольный вариант процент всхожести исследуемых зеленных культур изменялся. Так, на салате на 3-и сутки всхожесть повысилась на 8,2%, на 7-й день – на 14,3%; на растениях редиса всхожесть на 3-й день была выше на 14,6%, на 7-й день – на 4,7% выше. По этим полученным данным можно судить о том, что цеолит проявляет себя в качестве мелиоранта, повышающего плодородие грунта, обусловливающего более быстрый выход проростков растений и более мощное их развитие, чем в контрольном варианте без добавок цеолита.

Таблица 3 – Влияние добавок цеолита на всхожесть редиса

Варианты опыта	На 3-и сутки		На 7-е сутки
	всходы, шт.	всхожесть, %	всходы, шт.	всхожесть, %
Контроль+Ц	10	47,6	18	85.7
25%+Ц	16	76,2	19	90
50%+Ц	15	71,4	20	95,2
75%+Ц	13	61,9	18	85,7

При внесении цеолита в почвогрунты с дозами вермикомпоста 25, 50, 75% почвосмеси повышается процент всхожести растений, как салата, так и редиса, особенно это проявляется на третьи сутки.

Наиболее ярко цеолит проявил себя при внесении в почвогрунты с высокими дозами вермикомпоста от 50 до 75% почвосмеси.

Так, процент всхожести на обеих культурах на 3-й день был выше на 29,4% при дозе вермикомпоста 50%, а при дозе 75% почвосмеси процент всхожести вырос на 2,1-4,9% соответственно. Это обусловлено определенными полезными свойствами цеолита, который, обладая высокой адсорбционной способностью, способен снижать стрессовую нагрузку (высокая концентрация органических веществ, повышенное содержание азота и зольных элементов), создаваемую высокими дозами вермикомпоста и тем самым создавать условия, необходимые растениям для нормального роста и развития.

Полученные результаты опыта позволяют судить о действии цеолита при внесении в тепличные грунты и его последействии. Внесение цеолитовой муки в почвогрунт контрольного варианта оказывает положительное действие на урожайность зеленных культур. Так, полученная урожайность в контрольном варианте с добавкой цеолита превышала урожай, полученный в том же варианте без цеолита. Причём эта зависимость прослеживается на всех опытных культурах. Так, чем больше срок использования грунтов с добавками цеолита, тем выше урожайность культур. Прибавка урожая в контрольном варианте с цеолитом по срокам колебалась в пределах: лук-перо – от 1,7% до 13,1%, салат – от 1,7% до 42,3%, редис – от 3,2% до 4%.

Известно, что цеолит сказывает оструктуривающее воздействие на почвенные агрегаты, повышая их водопрочность, создает благоприятную физико-химическую среду для роста и развития растений и потребления элементов питания. Таким образом, внесение цеолитовых туфов в почвогрунты улучшает свойства грунтов и повышает урожайность культур.

Интерес представляют данные опытов по изучению эффективности добавок цеолита в почвогрунты с различной массой вермикомпоста. Как видно из приведённых графиков, цеолит по-разному проявляет свое действие на почвогрунтах.

Так, внесение цеолита в почвогрунты с 25% содержанием вермикомпоста способствовало снижению урожайности зеленных культур (табл. 4, 5; рис. 1)

Таблица 4 – Влияние добавок цеолита на урожайность лука-пера

Варианты опыта	Срок 1		Срок 2		Срок 3		Срок 4
	i— о о . п о а	0s го х £ 2 ГО с Го 3 <О о. а^ ^ §	н о о . <1 * ■о а	го х £ 2 го с го 3 <о о. а^ ■= §	н о о . <1 * ■о а	го X £ 2 го с го 3 <о о. а^ ■= §	н о о . <1 о а	го X £ 2 го с го 3 <о о. а^ ■= §
Контроль	29,5		33,1		45,1		78,5
Контроль+Ц	30,0	17	34,5	4,2	50,1	11,1	80,4	2,4
25%+Ц	36,0	22,0	31,8	-3,9	61,2	35,7	102,6	30,7
50%+Ц	62,0	110,2	44,1	33,2	53,6	18,8	103,1	31,3
75%+Ц	53,0	79,7	41,0	23,9	56,4	25,1	101,0	28,7
НСР 0,5	4,4		1,5		9,2		2,7

Таблица 5 – Влияние добавок цеолита на урожайность салата листового

Варианты опыта	Срок 1		Срок 2		Срок 3
	н о о . п * ■о а	0s го х £ 2 Ю Q.	н о о . п * ■о а	0s го X £ 2 £ ^ Ю Q. ■= §	н о о . п * ■о а	го X £ 2 го с го 3 <О о. ^£ с о
Контроль	13,5		37,6		28,1
Контроль+Ц	17,9	32,6	42,0	11,7	40	42,3
25%+Ц	32,3	139,2	62,0	64,9	72,8	159,1
50%+Ц	25,1	85,9	63,1	67,8	71,0	152,7
75%+Ц	27,8	105,9	60,0	59,6	66,4	136,3
HCP 0,5	2,3		4,8		3,6

Причём наиболее чётко это проявляется па культурах лука и салата, на растениях редиса наблюдается лишь незначительное снижение урожая (табл. 6, рис. 2,).

Таблица 6 – Влияние добавок цеолита на урожайность редиса

Варианты опыта	Срок 1		Срок 2		Срок 3
	i— о о , ГО к * ^ о а	хР О'" ГО -	н о о s Н го к * ^ о а	05 о ^ X m q го о ю о. S н С О X X	н о о s 5 го к * ^ о а	ГО -Q 05 5 a с о X X
Контроль	30,0		35,0		41,0
Контроль+Ц	31,0	3,3	36,4	4	42,3	3,2
25%+Ц	37,8	26,0	42,3	20,9	48,4	18,1
50%+Ц	34,0	13,3	40,0	14,3	46,0	12,2
75%+Ц	38,1	27,0	43,1	23,1	48,3	17,8
HCP 0,5	3,1		3,0		4,0

Рассматривая этот опыт в целом, можно заключить, что вносимый в состав почвогрунтов цеолит, обладая высокими сорбционными свойствами, снижает концентрацию азота и элементов питания в почвогрунте, и, тем самым ухудшает питательный режим растений.

Рисунок 1 – Влияние цеолита на урожайность лука-пера

Срок 1

25%*Ц

Рисунок 2 – Влияние цеолита на урожайность редиса

Срок

Срок 2

Рисунок 3 – Влияние добавок цеолита на урожайность салата листового

Однако, внесение цеолита в почвогрунты с 50 и 75% содержанием вермикомпоста значительно улучшало их производительную способность. Так, в варианте 50% поивосмеси прибавка урожая по культурам составила: лук – 3,2%, салат – 3,4%, редис – 4,3%, относительно этого варианта, но без цеолита. В варианте с 75% вермикомпоста также получена достоверная прибавка урожая по всем культурам: лук-перо – 2,7%, салат – 2,9%, редис – 5,3%.

Полученные данные показывают высокий эффект действия и последействия цеолитовых добавок на почвогрунтах с высокой дозой вермикомпоста. Цеолитовые туфы оказывают высокое адсорбционное действие, устраняя губительное влияние высоких концентраций азота и зольных элементов питания и рост активирующих веществ в этих вариантах, и создают благоприятные условия для роста и развития растений при высоких соотношениях вермикомпоста в составе почвогрунтов. В опытах установлено, что с увепичением срока использования почвогрунтов их производительность возрастает, причём она выше на вариантах с внесением цеолита в грунты с большей дозой вермикомпоста.

Выводы. Основная цель нашего исследования заключалась в изучении влияния различных доз вермикомпоста и цеолита в составе питательных грунтов на рост и урожайность редиса, салата и лука. После несколькких дней компостирования химический анализ вермикомпоста выявил значительную изменчивость по сравнению с контрольной почвой. Кроме того, длина листьев, средняя высота, диаметр корневой шейки и биомасса корней салата, редиса и лука в варианте с вермикомпостом были выше, чем в варианте с компостом и контрольной почвой. Для вермикомпоста установлен наилучший урожай биомассы изучаемых зеленных культур. В масштабах этого эксперимента использование вермикомпоста представляется многообещающей альтернативой для устойчивого и экологически чистого управления плодородием почвы. Его производство и применение в качестве почвоудобрительной добавки не только помогает создать, но и обеспечить экологически безопасную окружающую среду за счет переработки органоминеральных отходов производства с получением высокоудобрительного вермикомпоста, восстанавливающего и поддерживающего плодородие почвы и повыщающего эффективность сельскохозяйственного производства.