Урожайность и качество картофеля в зависимости от применения глауконита и минеральных удобрений в липецкой области
| Вид материала | Автореферат диссертации |
- План размещения удобрений по способу внесения. 15 План внесения органических и минеральных, 547.17kb.
- Реферат по теме ниокр: «Изучение влияния комплексонатов металлов на урожайность и качество, 21.31kb.
- Календарный план применения удобрений Определение потребного количества минеральных, 1367.7kb.
- Удобрения в интенсивном растениеводстве, 232.4kb.
- Рекомендации по выполнению заданий и их оценка, 81.28kb.
- Исполнительный орган государственной власти липецкой области управление энергетики, 20.61kb.
- Анализ по рынку минеральных удобрений на юге Кыргызстана minydobrenia Общая площадь, 109.61kb.
- Эффективность применения удобрений и биопрепаратов на урожайность хлопчатника в условиях, 483.84kb.
- Информаци я о выполнении областного трехстороннего соглашения на 2009-2011 годы между, 1759.06kb.
- Об утверждении программы модернизации здравоохранения липецкой области на 2011 2012, 9938kb.
На правах рукописи
Мешков Виталий Николаевич
УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО КАРТОФЕЛЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПРИМЕНЕНИЯ ГЛАУКОНИТА И МИНЕРАЛЬНЫХ
УДОБРЕНИЙ В ЛИПЕЦКОЙ ОБЛАСТИ
Специальность 06.01.09 – растениеводство
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата сельскохозяйственных наук
Воронеж – 2009
Работа выполнена на кафедре технических культур Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Воронежский государственный аграрный университет имени К.Д. Глинки» в 2004-2006 гг.
| Научный руководитель: | Колягин Юрий Сидорович Заслуженный деятель науки РФ, доктор сельскохозяйственных наук, профессор ФГОУ ВПО «Воронежский ГАУ имени К.Д. Глинки» |
| | |
| Официальные оппоненты: | Дворянкин Евгений Александрович доктор сельскохозяйственных наук ГНУ «Всероссийский НИИ сахарной свеклы и сахара имени А.Л. Мазлумова РАСХН» |
| | |
| | Попов Николай Николаевич кандидат сельскохозяйственных наук, доцент ФГОУ ВПО «Воронежский ГАУ имени К.Д. Глинки» |
| Ведущая Организация: | Государственное научное учреждение «Елецкая опытная станция по картофелю ВНИИКХ РАСХН» |
Защита диссертации состоится 9 декабря 2009 г.
в 1000 час, в аудитории 268 на заседании диссертационного совета Д 220.010.03 при ФГОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет имени К.Д. Глинки» по адресу: 394087,
г. Воронеж, ул. Мичурина, 1.
Тел./факс: (4732) 53-86-51, e-mail: biolog2011@rambler.ru.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет имени К.Д. Глинки», с авторефератом – на сайте ru/science/diss/.
Автореферат разослан и размещен на сайте 9 ноября 2009 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета,
доктор с.-х. наук Ващенко Татьяна Григорьевна
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. В связи со сложившимися рыночными отношениями в сельскохозяйственном производстве можно отказаться от использования высоких доз дорогостоящих минеральных удобрений под различные культуры и вносить их в меньших количествах совместно с природным минералом глауконитом, который характеризуется целым набором химических соединений и микроэлементов, необходимых для минерального питания растений (Бетехтин А.Г., 1956; Постников А.В., Илларионов Э.С., 1990).
Внесение в почву глауконита отдельно и совместно с минеральными удобрениями способствует обогащению прикорневого слоя с.-х. культур элементами минерального питания, улучшению аэрации и удержанию влаги в почве (Челищева Р.В., 1980; Хромов А.Я., 1986; Нгуен Ван Бо, 1988; Колягин Ю.С., Бартенев В.К., Силанов С.М. и др., 2005).
Использование этого технологического приема является актуальным, так как позволяет решить ряд проблем по повышению эффективности использования минеральных удобрений, увеличению урожайности и качества картофеля и других сельскохозяйственных культур.
Цель исследований. Установить и научно обосновать оптимальные дозы внесения глауконита отдельно и совместно с минеральными удобрениями повышающие продуктивность и качество картофеля и заменить частично или полностью дорогостоящие минеральные удобрения этим дешевым природным минералом, который содержит микро- и макроэлементы для минерального питания растений картофеля.
Задачи исследований:
1. Определить оптимальные дозы внесения под картофель глауконита отдельно и в сочетании с минеральными удобрениями для повышения урожайности и качества продукции.
2. Проанализировать особенности роста надземной части растений и процесса клубнеобразования у картофеля в зависимости от условий минерального питания.
3. На фоне совместного применения глауконита и минеральных удобрений выявить влияние густоты посадки на продуктивность и структуру урожайности разных по срокам созревания сортов картофеля.
4. Рассчитать экономическую эффективность и провести энергетическую оценку внесения природного глауконита и минеральных удобрений под картофель.
Научная новизна. Впервые в условиях Липецкой области выявлена агрономическая эффективность внесения под картофель природного глауконита отдельно и на фоне азотных, фосфорных и калийных удобрений и установлено, что его использование способствует повышению урожайности и качества продукции.
Установлено, что при внесении под картофель 20 т/га глауконита в чистом виде наблюдается достоверная прибавка урожайности клубней – на 2,1 т/га, на варианте при совместном внесении глауконита и минеральных удобрений (N40P60K40 +15 т/га глауконита) – на 5,4 т/га, а максимальная – при внесении N40P60K40 + 20 т/га глауконита – 6,8 т/га.
Выявлены варианты, где за счет использования глауконита и удобрений, происходит существенное увеличение содержания в клубнях картофеля крахмала, сухих веществ, сырого протеина и витамина С.
У сортов картофеля разной спелости определена оптимальная густота стояния растений, при которой происходит достоверное увеличение урожайности на фоне применения природного минерала и удобрений.
Практическая значимость работы. Выявленная оптимальная доза применения минеральных удобрений, вносимых совместно с минералом (вариант № 6 – N40P60K40 + 20 т/га глауконита), способствует существенному повышению урожайности картофеля в Липецкой области (до 21,1 т/га, что на 47,6% больше контрольного варианта) и содержания крахмала в клубнях (до 17,9 %, что превышает контроль на 2,2 %).
В производственном опыте, проведенном на площади 10 га, максимальная урожайность картофеля на лучшем по продуктивности варианте (№ 6) составила 29,9 т/га, что достоверно больше, чем на контроле (19,1 т/га) и варианте № 2 – по агрорекомендациям (24,3 т/га). Экономический эффект от внедрения составил 46479 руб./га.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были опубликованы в центральной печати и изложены в докладах на научных и учебно-методических конференциях профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов ФГОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет имени К.Д. Глинки» в 2004-2006 гг.
По материалам диссертации опубликованы четыре научных работы, одна из них в журнале – «Картофель и овощи» (2008, №8).
Основные защищаемые положения:
1. Совместное внесение в почву глауконита и минеральных удобрений способствует интенсивному росту растений картофеля и клубнеобразованию. Максимальный урожай 21,1 т/га сорта Сокольский получен при внесении под глубокую зяблевую вспашку N40P60K40 + 20 т/га глауконита.
2. Внесение под картофель от 15 до 20 т/га глауконита способствует повышению сбора крахмала на 2,51 т/га, что больше контроля на 17,8 %, при этом содержание нитратов в клубнях снижается.
3. На фоне совместного применения глауконита и минеральных удобрений для увеличения урожайности необходимо создавать густоту посадки для поздних сортов картофеля – 55,0, для ранних – 75,0 тысяч/га.
4. Внесение минеральных удобрений и глауконита под картофель экономически выгодно. Самый высокий уровень рентабельности – 184,1 % получен на варианте № 6 (N40P60K40 + 20 т/га глауконита) и № 5 (N40P60K40 + 15 т/га глауконита) – 176,5 %.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 137 страницах, состоит из введения, шести глав, выводов, предложений производству, списка использованной литературы и приложений. Экспериментальный материал представлен в 27 таблицах, 4 рисунках и 24 приложениях. Список литературы включает 161 источник, в том числе 10 на иностранных языках.
Условия и методика проведения исследований
Экспериментальная часть исследований выполнена в 2004-2006 гг. в лабораториях кафедры технических культур ФГОУ ВПО Воронежский ГАУ имени К.Д. Глинки, в соответствии с тематическим планом: «Разработать и внедрить системы экологически безопасных технологий возделывания сахароносных и масличных культур при сохранении плодородия почвы», государственный регистрационный номер № 01.200.1003982. Опыты закладывались на полях ООО «Атланта» в Усманском районе Липецкой области.
Почвенный покров опытного участка представлен черноземом типичным среднесуглинистым. Агрохимическая характеристика почв: обеспеченность подвижными формами фосфора в пределах 6,3-8,1 мг-экв./100 г, обменным калием – средняя. Содержание гумуса по Тюрину в пахотном горизонте опытного участка – 5,9-6,3 % и сумма поглощенных оснований – 26,1-26,6 мг-экв./100 г почвы (по Каппену-Гильковичу); рН солевой вытяжки – 5,8-6,1; степень насыщенности основаниями – 81,0-87,8 % (по Тюрину и Кононовой). Содержание общего азота (по Къельдалю) – 0,32 %. В период всходов весной содержание нитратного азота в почве было повышенным, а к концу вегетации (начало сентября) заметно снизилось.
Агроклиматические условия в годы исследований различались по сумме температур и сезонному распределению осадков, были типичным для региона. По комплексу метеорологических условий более благоприятными были 2005 и 2006 годы, менее благоприятным – 2004 год.
Схема опыта включала 15 вариантов (представлена в таблицах автореферата). Для изучения влияния факторов корневого питания на урожайность и качество картофеля были изучены различающиеся по степени созревания сорта: среднепоздний сорт – Сокольский и раннеспелый сорт – Жуковский ранний, которые включены в Государственный реестр селекционных достижений РФ по пятому региону.
Полевые опыты закладывали по методике Б.А. Доспехова (1985) в четырехкратной повторности. Общая площадь делянки – 80 м2, учетная – 50 м2. Размещение вариантов систематическое. Природный глауконит вносили отдельно и совместно с минеральными удобрениями под глубокую зяблевую вспашку согласно схеме опыта. Глауконит доставляли из Семилукского месторождения (Воронежская область).
Опыты размещали в трехпольном севообороте. Обработку почвы проводили в соответствии с агрорекомендациями по технологии возделывания картофеля в Липецкой области. С осени проводили двукратное дискование стерни с последующей глубокой зяблевой вспашкой. Весной почву бороновали и рыхлили на глубину до 18 см противоэрозионным культиватором КПЭ-3,8. Посадочный материал подвергали весной воздушно-тепловому обогреву. От болезней растения картофеля обрабатывали фунгицидами. Для посадки клубней картофеля использовали навесную сажалку СН-4Б. Для защиты картофеля от фитофтороза проводили три обработки фунгицидами. Против личинок колорадского жука растения два раза обрабатывали инсектицидами.
Уборку и учёт урожая картофеля проводили вручную по каждой делянке путём взвешивания клубней с последующим пересчётом на 1 га. По существующим методикам и ГОСТам определяли содержание сухого вещества, крахмала, аскорбиновой кислоты, нитратов, микроэлементов, протеина и зольных элементов.
Расчет экономической эффективности и энергетическую оценку проводили согласно рекомендациям В. Г. Минеева, Б. Дебрецени, Т. Мазур (1993).
Математическую обработку экспериментальных данных проводили на персональном компьютере по Б.А. Доспехову (1985).
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Урожайность картофеля и качество клубней в зависимости от влияния глауконита и минеральных удобрений
Уникальность природного глауконита осадочного происхождения заключается в том, что он содержит большой набор химических соединений: К2О, CaO, MgO, Fe2O3, Na2O и микроэлементов: Mn, Co, Mo, Cu, Zn и др. (Бетехтин А.Г., 1956), которые необходимы для активного роста, развития растений и клубнеобразования у картофеля (Коршунов А.В., 2003). Глауконит обладает кристаллической структурой с микроскопическими скважинами и порами. Это определяет его высокую ионообменную, избирательную и поглотительную способность. Адсорбированная порами вода служит действенным дополнительным резервом почвенной влаги, которая доступна растениям картофеля, но не испаряется и не перемещается за счет фильтрации в нижние горизонты почвы. Особенно ценно это для почв с пониженной влагоемкостью (Челищева Р.В., 1978; Шевченко Л.А., Сидоренко В.П., 1986). Очень важно, что глауконит повышает и продляет действие минерального питания на несколько лет, что связано с эффектом пролонгирования его действия. Природный глауконит, внесенный совместно с минеральными удобрениями, обеспечивает картофель питанием, а впоследствии, в севообороте в течение 5-7 лет, и другие сельскохозяйственные культуры без дополнительного внесения в почву минеральных удобрений (Кацнельсон Ю.Я., 1975; Постников А.В., Илларионов Э.С., 1990; Колягин Ю.С., Кучеренко С.П., 1999).
Результаты наших исследований показали, что внесение в почву глауконита отдельно и на фоне минеральных удобрений по-разному влияет на урожайность картофеля (табл. 1).
Наиболее высокая продуктивность картофеля отмечена в 2005 году. Урожайность колебалась по большинству вариантов от 17,0 до 23,2 т/га. Самый высокий урожай клубней получен при внесении в почву от 5 до 20 т/га глауконита на фоне азотно-фосфорно-калийных удобрений, дозы которых уменьшены более чем на 30 % (N40P60K40). Если на абсолютном контроле (вариант 1), урожайность картофеля составила 15,6 т/га, то на вариантах № 3 (N40P60K40 + 5 т/га глауконита) и № 4 (N40P60K40 + 10 т/га глауконита) – соответственно 17,5 и 19,5 т/га, что на 12,2 и 25,0 % больше.
В среднем за три года на абсолютном контроле урожайность картофеля составила 14,3 т/га, а на варианте по агрорекомендациям (вариант № 2 – N60P90K60) она увеличилась до 18,5 т/га и превысила показатель абсолютного контроля на 29,4 %. При снижении дозы минеральных удобрений на 33,3 % (вариант № 5 – N40P60K40 + 15 т/га глауконита) урожайность картофеля увеличилась достоверно – на 37,8 %.
Таблица 1 – Урожайность картофеля в зависимости от варианта опыта
| Вариант | Урожайность, т/га | |||||
| 2004 г. | 2005 г. | 2006 г. | средняя | прибавка | ||
| т/га | % | |||||
| 1. Контроль, без удобрений | 12,3 | 15,6 | 15,1 | 14,3 | – | – |
| 2. N60P90K60, по агрорекомендациям | 15,0 | 20,8 | 19,6 | 18,5 | 4,2 | 29,4 |
| 3. N40P60K40 + 5 т/га глауконита | 14,1 | 17,5 | 16,5 | 16,0 | 1,7 | 11,9 |
| 4. N40P60K40 + 10 т/га глауконита | 16,5 | 19,5 | 17,5 | 17,8 | 3,5 | 24,5 |
| 5. N40P60K40 + 15 т/га глауконита | 17,8 | 22,8 | 18,4 | 19,7 | 5,4 | 37,8 |
| 6. N40P60K40 + 20 т/га глауконита | 18,0 | 23,2 | 22,2 | 21,1 | 6,8 | 47,6 |
| 7. N30P45K30 | 15,0 | 16,8 | 14,9 | 15,6 | 1,3 | 9,1 |
| 8. N30P45K30 + 5 т/га глауконита | 14,4 | 17,6 | 15,7 | 15,9 | 1,6 | 11,2 |
| 9. N30P45K30 + 10 т/га глауконита | 13,7 | 17,9 | 16,9 | 16,2 | 1,9 | 14,0 |
| 10. N30P45K30 + 15 т/га глауконита | 15,1 | 18,6 | 17,1 | 16,9 | 2,6 | 18,2 |
| 11. N30P45K30 + 20 т/га глауконита | 16,6 | 19,8 | 17,9 | 18,1 | 3,8 | 26,6 |
| 12. 5 т/га глауконита | 13,4 | 16,0 | 15,0 | 14,8 | 0,5 | 3,5 |
| 13. 10 т/га глауконита | 13,5 | 16,9 | 14,8 | 15,1 | 0,8 | 5,6 |
| 14. 15 т/га глауконита | 13,4 | 17,0 | 14,7 | 15,0 | 0,7 | 4,9 |
| 15. 20 т/га глауконита | 14,3 | 18,9 | 15,9 | 16,4 | 2,1 | 14,7 |
| НСР05 | 1,01 | 0,95 | 1,14 | | | |
Максимальная урожайность – 21,1 т/га отмечена на варианте № 6 при внесении под зяблевую вспашку минеральных удобрений в дозе N40P60K40 и 20 т/га глауконита, что больше контроля на 6,8 т/га, или 47,6 %, а варианта по агрорекомендациям – на 2,6 т/га, или 14,1 %.
Качество клубней зависит от основных химических веществ, входящих в их состав. Количество этих веществ может значительно изменяться в зависимости от условий выращивания (Плешков Б.П., 1965; Федотов В.А., Бутов А.В., Гончаров С.В., 2005).
В наших опытах под влиянием минерального питания показатель содержания сухих веществ в клубнях картофеля имел определенную тенденцию к увеличению. На контрольном варианте, где удобрения не вносили, содержание сухих веществ в клубнях было наименьшим – 22,3 %, а внесение N60P90K60 (вариант № 2 – по агрорекомендациям) способствовало увеличению этого показателя до 24,1%. На варианте № 6, где совместно вносили минеральные удобрения и глауконит (N40P60K40 + 20 т/га глауконита), количество сухих веществ в клубнях составило 24,2 %, на остальных вариантах – от 22,5 до 23,1%.
Крахмал – важный углевод, содержащийся в клубнях картофеля (Прокошев С.М., 1947; Коршунов А.В., 2001). Его содержание в клубнях на контрольном варианте в нашем эксперименте составило 14,2 %. По вариантам его количество изменялось от 14,7 до 15,8 %, максимальный показатель – 15,9 % получен на варианте № 3 (N40P60K40 + 5 т/га глауконита).
Содержание сырого протеина в клубнях картофеля изменялось в зависимости от применения глауконита и минеральных удобрений. На контрольном варианте его содержание составило 2,05 %, а внесение под картофель глауконита в дозах 5 и 20 т/га способствовало некоторому увеличению этого показателя. Максимальное содержание получено при внесении под картофель совместно глауконита и минеральных удобрений на вариантах № 3 (N40P60K40 + 5 т/га глауконита) и № 6 (N40P60K40 + 20 т/га глауконита) соответственно – 2,31 и 2,39%.
Содержание зольных элементов в клубнях незначительно увеличилось на тех вариантах опыта, где под картофель вносили различные дозы и соотношения глауконита совместно с минеральными удобрениями. На абсолютном контроле в клубнях картофеля содержалось 1,3 % золы. На вариантах с использованием удобрений ее содержание находилось в пределах от 1,35 до 1,44 %.
Максимальное содержание витамина С в клубнях картофеля – 21,85 мг/100 г отмечено на варианте № 6 (N40P60K40 + 20 т/га глауконита). Некоторое снижение этого показателя отмечено на варианте № 2 (N60P90K60) – 21,75 мг/100 г. В клубнях на контрольном варианте отмечен наименьший уровень содержания витамина – 21,30 мг/100 г.
Таким образом, нами определены оптимальные дозы внесения под картофель глауконита отдельно и в сочетании с минеральными удобрениями, позволяющие повысить урожайность и качество продукции.
Содержание крахмала и накопление нитратов в клубнях
картофеля в связи с различным уровнем корневого питания
Среди пищевых веществ, содержащихся в клубнях картофеля, главную роль играет крахмал, ради которого в основном и возделывается эта культура (Лорх А.Г., 1960; Плешков Б.П., 1965; Коршунов А.В., 1987, 2001).
В клубнях, сформировавшихся в 2004 году, менее благоприятном для крахмалонакопления, когда в период от всходов до конца цветения растений температура воздуха была ниже, а осадков выпало больше по сравнению со средними многолетними показателями, содержание крахмала в клубнях было меньшим. Содержание крахмала в клубнях составило от 13,8 до 15,4 %. В благоприятном для крахмалонакопления 2005 году, когда погодные условия способствовали продолжительной и эффективной работе ассимиляционного аппарата растений, крахмала в клубнях синтезировалось больше. Содержание крахмала в клубнях в зависимости от условий минерального питания изменялось от 15,8 до 17,6 %. В 2006 г., среднем по метеорологическим условиям для роста и развития картофеля, содержание крахмала в клубнях составило по вариантам опыта от 14,3 до 16,6 %. Во все годы проведения опытов самое низкое содержание крахмала отмечено на контрольном варианте (вариант № 1), где в среднем за три года его количество составило 14,8 %. На тех вариантах, где под картофель вносили от 5 до 20 т/га глауконита без удобрений (варианты – №№ 12-15) содержание крахмала составило от 14,7 до 15,2 %. Это свидетельствует о том, что благодаря макро– и микроэлементам, которые находятся в природных глауконитах, процесс накопления крахмала в клубнях картофеля идет активнее.
Различные дозы природного глауконита, внесенного на фоне минеральных удобрений, изменяют и показатель общего сбора крахмала с единицы площади посадок картофеля (табл. 2).
На контрольном варианте без использования удобрений (вариант № 1), показатель сбора крахмала составил 2,13 т/га. Установлено, что совместное внесение глауконита и минеральных удобрений способствует повышению сбора крахмала.
Таблица 2 – Сбор крахмала с урожаем картофеля при разном
уровне корневого питания
| Вариант | Сбор крахмала, т/га | |||||
| 2004 г. | 2005 г. | 2006 г. | среднее | прибавка | ||
| т/га | % | |||||
| 1. Контроль, без удобрений | 1,70 | 2,53 | 2,16 | 2,13 | – | – |
| 2. N60P90K60, по агрорекомендациям | 2,15 | 3,52 | 2,98 | 2,88 | 0,75 | 35,2 |
| 3. N40P60K40 + 5 т/га глауконита | 2,12 | 3,06 | 2,59 | 2,59 | 0,46 | 21,6 |
| 4. N40P60K40 + 10 т/га глауконита | 2,54 | 3,37 | 2,78 | 2,90 | 0,77 | 36,2 |
| 5. N40P60K40 + 15 т/га глауконита | 2,74 | 4,01 | 2,94 | 3,23 | 1,10 | 51,6 |
| 6. N40P60K40 + 20 т/га глауконита | 2,74 | 4,06 | 3,69 | 3,50 | 1,37 | 64,3 |
| 7. N30P45K30 | 2,10 | 2,65 | 2,28 | 2,34 | 0,21 | 9,9 |
| 8. N30P45K30 + 5 т/га глауконита | 2,03 | 2,82 | 2,43 | 2,42 | 0,29 | 13,6 |
| 9. N30P45K30 + 10 т/га глауконита | 1,92 | 2,94 | 2,64 | 2,50 | 0,37 | 17,4 |
| 10. N30P45K30 + 15 т/га глауконита | 2,17 | 3,12 | 2,57 | 2,62 | 0,46 | 23,0 |
| 11. N30P45K30 + 20 т/га глауконита | 2,36 | 3,25 | 2,88 | 2,83 | 0,70 | 32,9 |
| 12. 5 т/га глауконита | 1,85 | 2,56 | 2,16 | 2,19 | 0,06 | 2,8 |
| 13. 10 т/га глауконита | 1,88 | 2,69 | 2,22 | 2,26 | 0,13 | 6,1 |
| 14. 15 т/га глауконита | 1,90 | 2,77 | 2,21 | 2,29 | 0,16 | 7,5 |
| 15. 20 т/га глауконита | 2,02 | 3,06 | 2,45 | 2,51 | 0,38 | 17,8 |
| НСР05 | 0,12 | 0,17 | 0,09 | | | |
Максимальным показатель сбора крахмала (3,5 т/га) был получен на варианте № 6, при внесении под картофель N40P60K40 + 20 т/га глауконита, где прибавка относительно контроля составила 1,37 т/га, или 64,3 %.
При внесении одних только минеральных удобрений, без глауконита (вариант № 2 – N60P90K60), сбор крахмала относительно лучшего варианта снижается до показателя 2,88 г/га, однако по сравнению с контролем этот показатель достоверно выше на 0,75 т/га, или на 35,2 %.
Установлено, что при снижении нормы внесения азотно-фосфорно-калийных удобрений в два раза (вариант № 7 – N30P45K30) относительно варианта по агрорекомендациям (вариант № 2) сбор крахмала снижается до 2,34 т/га. Прибавка на этом варианте относительно абсолютного контроля составила 0,21 т/га, в то время как на варианте по агрорекомендациям (№ 2 – N60P90K60) этот показатель находился на уровне 0,75 т/га, что составляет 35,2 %.
На всех вариантах, где в два раза уменьшали дозу минеральных удобрений, но дополнительно вносили глауконит, сбор крахмала с 1 га достоверно увеличивается. Так в среднем за годы изучения, дополнительное внесение к сниженным дозам минеральных удобрений от 5 до 20 т/га глауконита, способствует увеличению прибавки от 0,29 до 0,70 т/га, или от 13,6 до 32,9 % (варианты №№ 8-11). Вероятно, такая тенденция наблюдается за счет наличия в глауконите химических соединений К2О, СаО, MgO, Fe2О3 и микроэлементов минерального питания.
Внесение под картофель только одного глауконита, без удобрений, приводит к снижению продуктивности. В этом случае прибавка относительно контроля была невысокой и изменялась от 0,06 до 0,16 т/га, или от 2,8 до 7,5 % (варианты №№ 12-14). Исключение составил вариант № 15, где вносили 20 т/га глауконита, прибавка (0,38 т/га или 17,8 %) достигла уровня варианта № 9 (N30P45K30 + 10 т/га глауконита).
По нашим данным глауконит оказался менее эффективным по своему воздействию на показатель накопления в клубнях картофеля крахмала, чем минеральные удобрения. Основные элементы питания (N, Р, К) дают прибавку 9,9 и 35,2 %, а глауконит в чистом виде – от 2,8 до 17,8 %. Лучшим является вариант № 6 (N40P60K40 + 20 т/га глауконита), где природные глаукониты применяются совместно с уменьшенной дозой минеральных удобрений. Сбор крахмала с 1 га составил на этом варианте 3,5 т, а прибавка по сравнению с контролем составила 1,37 т/га, или 64,3 %, а относительно варианта по агрорекомендациям (вариант № 2 – N60P90K60) прибавка составила 0,62 т/га, или 21,5 %.
Внесение глауконита под картофель способствует снижению содержания в клубнях нитратов (табл. 3).
Таблица 3 – Содержание нитратов в клубнях картофеля
в зависимости от фона минерального питания растений
| Вариант | Содержание нитратов, мг/кг | |||
| 2004 г. | 2005 г. | 2006 г. | среднее | |
| 1. Контроль, без удобрений | 78,0 | 67,0 | 71,0 | 72,0 |
| 2. N60P90K60, по агрорекомендациям | 108,0 | 93,0 | 98,0 | 100,0 |
| 3. N40P60K40 + 5 т/га глауконита | 90,0 | 80,0 | 86,0 | 85,0 |
| 4. N40P60K40 + 10 т/га глауконита | 91,0 | 83,0 | 90,0 | 88,0 |
| 5. N40P60K40 + 15 т/га глауконита | 82,0 | 73,0 | 72,0 | 76,0 |
| 6. N40P60K40 + 20 т/га глауконита | 82,0 | 77,0 | 78,0 | 79,0 |
| 7. N30P45K30 | 90,0 | 87,0 | 88,0 | 88,0 |
| 8. N30P45K30 + 5 т/га глауконита | 89,0 | 67,0 | 85,0 | 80,0 |
| 9. N30P45K30 + 10 т/га глауконита | 72,0 | 79,0 | 75,0 | 75,0 |
| 10. N30P45K30 + 15 т/га глауконита | 83,0 | 72,0 | 72,0 | 76,0 |
| 11. N30P45K30 + 20 т/га глауконита | 80,0 | 73,0 | 73,0 | 75,0 |
| 12. 5 т/га глауконита | 75,0 | 66,0 | 70,0 | 70,0 |
| 13. 10 т/га глауконита | 77,0 | 65,0 | 69,0 | 70,0 |
| 14. 15 т/га глауконита | 73,0 | 69,0 | 70,0 | 71,0 |
| 15. 20 т/га глауконита | 72,0 | 63,0 | 70,0 | 68,0 |
| НСР05 | 5,1 | 7,5 | 4,3 | |
В 2004 г. максимальное накопление нитратов в клубнях, (108 мг/кг сырой массы), отмечено на варианте по агрорекомендациям (вариант № 2), где удобрения вносили в дозе N60P90K60, что превышало предельно допустимые концентрации (80 мг/кг) на 28 мг/кг, или на 35,0 %. В 2005 и 2006 гг. на этом варианте содержание нитратов несколько снизилось и составило соответственно – 93,0 и 98,0 мг/кг, что, однако, было выше, чем на контрольном варианте на 38,8 и 38,0 %. Содержание нитратов в клубнях по всем вариантам опыта было меньшим в 2005 году, оптимальном по агрометеорологическим условиям.
Наши исследования свидетельствуют о снижении содержания нитратов в клубнях картофеля, на вариантах, где вносили минеральные удобрения совместно с глауконитами, или только одни глаукониты.
Так на варианте по агрорекомендациям (№ 2), где вносили только минеральные удобрения в соотношении N60P90K60, во все годы исследований содержание нитратов в клубнях картофеля, составило соответственно 108, 93 и 98 мг/кг, а на варианте, где снизили дозы удобрений (вариант № 6 – N40P60K40) и добавили 20 т/га глауконита, показатели содержания нитратов были достоверно ниже, соответственно на 31,7 %, 20,8 и 25,6 %.
При снижении доз минеральных удобрений на 50 % (вариант № 7 – N30P45K30) происходит снижение уровня содержания нитратов в клубнях, где их количество составило соответственно – 90, 87 и 88 мг/кг.
При добавлении к минеральным удобрениям по 5, 10, 15 и 20 т/га глауконита (варианты №№ 8-11) также наблюдается снижение этого показателя. Так, в 2004 году на варианте № 7 (N30P45K30) количество нитратов в клубнях составило 90 мг/кг, а на вариантах, где на этом фоне удобрений вносили 5 т/га глауконита, их содержание составило 89 мг/кг, на варианте N30P45K30 + 10 т/га глауконита – 72,0 мг/кг, на варианте N30P45K30 + 15 т/га глауконита – 83,0 мг/кг, а на варианте N30P45K30 + 20 т/га глауконита – 80,0 мг/кг сырой массы.
При внесении под картофель глауконита без минеральных удобрений (варианты №№ 12-15) накопление нитратов снижается еще в большей степени. Отмечено, что здесь их концентрация была ниже контрольного варианта. Если в контроле по годам исследования в клубнях содержание нитратов составило 78,0, 67,0 и 71,0 мг/кг, то при внесении 5 т/га глауконита (вариант № 12) их количество снижается соответственно до 75, 66 и 70 мг/кг, а на варианте № 15 (20 т/га), соответственно – до 72, 63 и 70 мг/кг.
Следовательно, содержание нитратов в клубнях картофеля можно снизить путем такого технологического приема, как внесение природных глауконитов совместно с уменьшенной дозой минеральных удобрений. Лучшими по данному показателю и сбору крахмала являются варианты (N40P60K40 + 15 т/га глауконита) и (N40P60K40 + 20 т/га глауконита), где содержание нитратов было на 16 и 26 мг/кг меньше, чем на варианте по агрорекомендациям (N60P90K60), а сбор крахмала был больше соответственно на 3,5 и 6,2 ц/га.
Влияние глауконита и минеральных удобрений
на динамику роста клубней картофеля
В наших исследованиях самое большое количество клубней в одном кусте было отмечено на вариантах, где вносили под картофель природный глауконит на фоне уменьшенных доз минеральных удобрений. Так, на вариантах №№ 3-6 (N40P60K40 + 5 т/га глауконита, N40P60K40+10 т/га глауконита, N40P60K40+15 т/га глауконита и N40P60K40+20 т/га глауконита) через 35 дней после появления всходов количество клубней составило в среднем 12 шт. При этом, в связи с разным уровнем корневого питания растений, клубни картофеля были разного размера и их масса изменялась по вариантам от 49,9 до 94,2 г.
В процессе вегетации растений количество клубней возрастало. Через 65 дней после начала вегетации в одном кусте уже насчитывалось от 13,3 до 14,7 штук клубней, а масса их увеличилась с 299,7 до 353,0 г. Отмечено также, что и перед уборкой на этих вариантах клубней было больше (от 14 до 19 шт.), чем при других уровнях корневого питания растений, а масса их составила от 802,7 до 907,0 г, что существенно превышает абсолютный контроль и вариант № 2 – по агрорекомендациям, где минеральные удобрения вносили в полной дозе (N60P90K60).
На вариантах № 12-15, при внесении в почву глауконита без минеральных удобрений, увеличение числа клубней проходило более медленными темпами, однако до середины вегетации глауконит все-таки оказывал существенное влияние на этот показатель, число клубней в одном кусте изменялось с 12 до 13 шт., а перед уборкой составило от 13 до 18 шт./раст. Клубни были более мелкими, их масса по вариантам составила от 564,9 до 618,5 г.
Таким образом, наиболее существенное увеличение числа сформировавшихся клубней и нарастание их массы отмечено на вариантах, где совместно вносили под картофель природный глауконит и минеральные удобрения (варианты № 3-6).
Урожайность и формирование элементов продуктивности
картофеля в зависимости от густоты посадки
Установлено, что оптимальная густота посадки клубней картофеля зависит как от скороспелости сортов, так и от условий корневого питания (Коршунов А.В., 2003; Федотов В.А., Бутов А.В., Гончаров С.В., 2005). Поэтому наши исследования также были направлены на изучение вопросов оптимизации густоты стояния растений на фоне применения природных глауконитов и минеральных удобрений.
Наиболее благоприятные условия для роста и формирования урожайности клубней картофеля среднепозднего сорта Сокольский сложились при густоте посадки 55,0 и 65,0 тыс. шт. клубней/га, где урожайность составила соответственно – 32,9 и 31,8 т/га. Независимо от метеорологических условий низкая урожайность отмечена при густоте 45,0 тыс. кустов/га. В среднем за три года она составила 22,4 т/га. При густоте посадки картофеля 90 тысяч клубней на 1 га урожайность составила 29,7 т/га.
При разной густоте посадки существенно изменяются элементы продуктивности картофеля. При густоте 65 тысяч кустов на 1 га масса одного клубня составила 37,0 г, а масса всех клубней с одного куста – 340,4 г. У сорта Сокольский наибольшая масса клубней в кусте отмечена при густоте 90 и 75 тысяч клубней на 1 га. Она составила соответственно 347,6 и 343,0 г. При этом формировались клубни меньшей крупности. Масса одного клубня составила соответственно 33,1 и 35,0 г.
Раннеспелый сорт картофеля Жуковский ранний на изменение густоты посадки реагировал иначе. В среднем за три года опытов самая высокая урожайность (34,5 т/га) этого сорта отмечена при густоте 75,0 тысяч кустов на 1 га. В зависимости от погодных условий она изменялась от 31,7 до 35,9 т/га. Наиболее низкий уровень урожайности установлен при густоте посадки 45,0 и 55,0 тысяч клубней на 1 га – соответственно 22,7 и 28,6 т/га. В загущенных посадках урожайность составила 31,9 т/га.
Таким образом, на фоне совместного применения глауконита и минеральных удобрений установлено влияние густоты посадки на продуктивность и структуру урожайности разных по срокам созревания сортов картофеля. Наиболее благоприятные условия на фоне N40P60K40 + 20 т/га глауконита сложились для среднепозднего сорта картофеля Сокольский при густоте 55,0 тысяч кустов на 1 га, а для раннеспелого сорта Жуковский ранний – при густоте 75 тыс./га, его урожайность при этом составила соответственно – 32,9 и 34,5 т/га.
Результаты производственного опыта
Производственная проверка результатов опыта, проведенная на площади 10 га показала преимущество внесения под картофель с осени совместно глауконита и минеральных удобрений. При этом максимальная продуктивность получена на вариантах № 6 (N40P60K40 + 20 т/га глауконита) и № 5 (N40P60K40 + 15 т/га глауконита). Урожайность клубней составила соответственно 29,9 и 26,8 т/га, что превышает продуктивность картофеля на варианте № 2 по агрорекомендациям (N60P90K60) соответственно на 5,6 и 2,5 т/га, или на 23,0 и 10,3 %. Экономический эффект от внедрения составил 46479 руб./га, а уровень рентабельности – 154,5 %,
Экономическая эффективность и энергетическая оценка
применения глауконита и минеральных удобрений
Экономическую эффективность технологического приема внесения под картофель глауконита отдельно и на фоне минеральных удобрений рассчитывали по ряду основных показателей: по урожайности, стоимости валовой продукции с одного гектара, материально-денежным дополнительным затратам на 1 га, дополнительному чистому доходу с 1 га и уровню рентабельности применения удобрений.
Самая высокая стоимость валовой продукции и прибавки урожая картофеля получена на варианте № 6, где вносили в почву N40P60K40 +20 т/га глауконита. Стоимость валовой продукции с 1 га при этом составляет 170 699 руб., что превышает контроль на 55 012 руб. (47,6 %), а вариант по агрорекомендациям (№ 2) – на 21 034 руб. (14,1%).
Наибольший дополнительный чистый доход получен на шестом (при внесении N40P60K40 + 20 т/га глауконита) и 5- м (N40P60K40 + 15 т/га глауконита) вариантах, соответственно – 35 650 и 27 888 руб./га. При внесении только минеральных удобрений в дозе N60P90K60 (по агрорекомендациям) сумма чистого дохода составила – 20 848 руб./га. Самый высокий уровень рентабельности получен на вариантах с максимальным чистым доходом. В целом по всем вариантам опыта уровень рентабельности от применения удобрений был выше 100 %.
Следовательно, в условиях дефицита минеральных удобрений экономически целесообразно использовать природные минералы. Проведенные расчеты показывают высокую экономическую эффективность глауконита и минеральных удобрений при совместном их внесении под картофель. Лучшим является вариант № 6 (N40P60K40 + 20 т/га глауконита), где уровень рентабельности применения удобрений составил 184,1 %, а дополнительный чистый доход от их использования – 35 650 руб./га.
В настоящее время особую актуальность приобретает разработка энергоемких технологий, при которых на производство продукции затрачивается меньше энергии.
Наибольшая чистая прибавка энергии получена на варианте № 6 (N40P60K40 +20 т/га глауконита), № 5 (N40P60K40 + 15 т/га глауконита) и при использовании минеральных удобрений в чистом виде – вариант № 2 (N60P90K60). Она составила соответственно 11,99; 8,96 и 8,57 ГДж/га при коэффициентах эффективности соответственно – 1,93; 1,83 и 2,26.
На семи вариантах (N40P60K40 + 5 т/га глауконита, N30P45K30 +10 т/га глауконита, N30P45K30+15 т/га глауконита, а также при использовании данного минерала в чистом виде) применение удобрений было энергетически неэффективным, то есть не получена чистая прибавка энергии, а коэффициент энергетической оценки был меньше 1. На остальных вариантах чистая прибавка варьировала от 0,36 до 4,11 ГДж/га, а коэффициент энергетической оценки – от 1,06 до 1,47.
Таким образом, с учетом энергетической оценки действия глауконита и минеральных удобрений, отвечающих физиологическим особенностям картофеля, а также повышения чистой прибавки энергии, считаем целесообразно рекомендовать внесение с осени под данную культуру минеральных удобрений в дозе N40P60K40 + 20 т/га глауконита, N40P60K40 + 15 т/га глауконита и N60P90K60.
ВЫВОДЫ
1. Глауконит, содержащий большое количество доступных для растений макро- и микроэлементов минерального питания, внесенный в почву отдельно и на фоне минеральных удобрений, оказал существенное влияние на повышение продуктивности картофеля. Максимальная урожайность сорта Сокольский получена при внесении под зябь N40P60K40 + 20 т/га глауконита и N40P60K40 +15 т/га глауконита. Урожайность составила соответственно 21,1 и 19,7 т/га, что на 47,6 и 37,8 % превышает контроль. При внесении под картофель только 20 т/га глауконита (вариант № 15) урожайность повышается на 16,4 %.
2. Совместное внесение глауконита и минеральных удобрений способствует активному нарастанию листостебельной массы картофеля. Самым лучшим по данному показателю был вариант № 4 (N40P60K40 + 10 т/га глауконита), где масса ботвы одного куста через 35 дней от всходов составила 326,0 г, через 65 дней – 433,0 г и перед уборкой – 273,8 г. На вариантах, где вносили только глауконит, лучшая динамика нарастания ботвы отмечена при внесении 5 т/га. Масса ботвы одного куста составила соответственно 270,6 г, 328,3 и 254,4 г, а на абсолютном контроле соответственно 250,2 г, 291,7 и 252,5 г.
3. Совместное внесение в почву N40P60K40 + 20 т/га глауконита способствует более интенсивному формированию клубней. Через 35 дней после появления всходов масса клубней одного куста составила 94,2 г, а через 65 дней – 336,7 г и пред уборкой – 907,0 г. При внесении только глауконита лучшим оказался вариант, где вносили 15 т/га. Масса клубней от всходов до уборки составила соответственно 62,4 г, 228,3 и 618,3 г.
4. Все элементы структуры урожайности картофеля находятся в прямой зависимости от действия глауконита и минеральных удобрений. Наибольшая прибавка высоты стеблей, средней массы одного клубня и продуктивности одного куста картофеля отмечена на вариантах № 3 (N40P60K40 + 5 т/га глауконита), № 5 (N40P60K40 + 15 т/га глауконита) и № 6 (N40P60K40 + 20 т/га глауконита).
5. Максимальное содержание крахмала в клубнях картофеля (от 16,1 до 16,4 %) отмечено на вариантах при использовании глауконита на фоне N40P60K40. На варианте, где вносили только минеральные удобрения (№ 2 – N60P90K60), количество крахмала составило 15,5 %, а на контрольном – 14,8 %. По сбору крахмала лучшим является вариант № 6 (N40P60K40 + 20 т/га глауконита), где с 1 га получено 3,5 т, что достоверно превышает контроль на 13,7 ц/га.
6. На фоне N40P60K40 + 20 т/га глауконита для среднепозднего сорта картофеля Сокольский установлена оптимальная густота стояния растений 55,0 тыс./га, а для раннеспелого сорта Жуковский ранний – 75,0 тыс./га. Урожай клубней составил соответственно 32,9 и 34,5 т/га.
7. Результаты производственной проверки подтвердили данные мелкоделяночных опытов. На лучших вариантах № 5 и 6 (N40P60K40 + 15 т/га глауконита и N40P60K40 + 20 т/га глауконита) сбор крахмала составил соответственно 4,61 и 5,35 т/га, что достоверно больше в сравнении с вариантом по агрорекомендациям соответственно на 5,3 и 12,7 ц/га. Сбор крахмала, главным образом, зависит от густоты стояния растений и в меньшей степени от содержания крахмала в клубнях картофеля.
8. При внесении глауконита совместно с минеральными удобрениями изменяется химический состав клубней картофеля. Отмечено повышение сухих веществ с 22,3 до 24,2 %, сырого протеина – с 2,05 до 2,39 %. Выявлена тенденция увеличения витамина С на вариантах с использованием удобрений.
9. Расчет энергетической эффективности применения глауконита и минеральных удобрений при возделывании картофеля показал, что чистая прибавка энергии получена при внесении в почву полной дозы удобрений в соотношении N60P90K60 и сниженной дозы минеральных удобрений, внесенных совместно с глауконитом (N40P60K40 + 15 т/га глауконита и N40P60K40 + 20 т/га глауконита). Чистая прибавка составила соответственно 8,57; 8,96 и 11,99 ГДж/га при коэффициентах эффективности 2,26; 1,83 и 1,93.
10. Наибольшую экономическую эффективность обеспечивает совместное применение глауконита и минеральных удобрений в соотношении N40P60K40 + 20 т/га глауконита. Уровень рентабельности при этом на 25,3 %, а дополнительный чистый доход – на 14 802 руб./га больше, чем в варианте № 2 по агрорекомендациям (N60P90K60).
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ
1. Считаем целесообразным рекомендовать при выращивании картофеля вносить под зябь N40P60K40 + 20 т/га глауконита, что позволит в условиях производства получить высокий урожай картофеля, на уровне 29,9 т/га.
При отсутствии в хозяйстве материальных возможностей для приобретения минеральных удобрений, под картофель следует вносить природные глаукониты в дозе 20 т/га.
2. При возделывании среднепозднего сорта Сокольский и раннеспелого сорта Жуковский ранний необходимо сохранять к уборке на фоне N40P60K40 + 20 т/га глауконита оптимальную густоту стояния растений картофеля – соответственно 55 тыс. и 75 тыс. растений на 1 га.
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ
ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:
- Колягин Ю. С. Глауконит – ценное дополнение к минеральным удобрениям / Ю. С. Колягин, В. Н. Мешков // Картофель и овощи.– 2008.– № 8.– С. 8-9.
- Мешков В. Н. Урожай и качество картофеля в зависимости от действия глауконита и минеральных удобрений / В. Н. Мешков // Мировой опыт и перспективы развития сельского хозяйства.– Ч. I. – Воронеж: ВГАУ, 2008. – С. 82-84.
- Мешков В. Н. Накопление крахмала в клубнях картофеля в связи с различным корневым питанием растения / В. Н. Мешков // Информ. листок. – Липецк: ФГУ «Липецкий ЦНТИ». – 48-010-08. – 2008. – 4 с.
- Колягин Ю. С. Урожай картофеля в зависимости от влияния глауконита и минеральных удобрений / Ю. С. Колягин, В. Н. Мешков // Информ. листок. – Липецк: ФГУ «Липецкий ЦНТИ». – 42-007-07. – 2007. – 3 с.
Выходные данные