Агроэкологическая эффективность применения органических и минеральных удобрений при выращивании картофеля в условиях севера Якутии

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Специальности: 06.01. 04 - Агрохимия

03. 00. 16 - экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Агроэкологическая эффективность применения органических и минеральных удобрений при выращивании картофеля в условиях севера Якутии

Фёдоров Андрей Яковлевич

Москва 2007

Работа выполнена в лаборатории органического вещества почв и органических удобрений ГНУ Всероссийский научно - исследовательский институт агрохимии им. Д.Н. Прянишникова и лаборатории агроэкологии ГНУ Якутский научно - исследовательский институт сельского хозяйства СО Россельхозакадемии

Научные руководители: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Мерзлая Генриэта Егоровна,

кандидат сельскохозяйственных наук

Степанов Айаал Иванович

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Жуков Юрий Петрович,

доктор биологических наук Лунев Михаил Иванович

Ведущая организация: Институт биологических проблем криолитозоны ЯНЦ СО РАН

Защита диссертации состоится «___» ________2007 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д.006.029.01 ГНУ Всероссийский научно - исследовательский институт агрохимии имени Д.Н. Прянишникова.

Адрес: 127550, г. Москва, ул. Прянишникова, 31 а, ВНИИА.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ ВНИИА.

Автореферат разослан «___» __________ 2007 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью, можно прислать по адресу: 127550, г. Москва, ул. Прянишникова, 31 а.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат биологических наук С.И. Цыганок

Общая характеристика работы

Актуальность

На севере Якутии, в экстремальных условиях Верхоянского района, относящегося к самым холодным территориям в Северном полушарии с абсолютным максимумом отрицательных температур - около 70 оС и характеризующегося распространением таежных мерзлотных почв, остро стоит вопрос снабжения населения продовольственным картофелем. До настоящего времени выращиванием картофеля под Верхоянском занимались отдельные энтузиасты, и не было научного обоснования получения устойчивых урожаев культуры. В связи с этим актуальны исследования по разработке эффективных, экологически безопасных агроприемов производства раннего картофеля на мерзлотных таежных почвах, включая применение удобрений и других агрохимических средств, оптимизацию их доз и сочетаний для повышения урожайности и улучшения качества клубней.

Цель и задачи исследований

Целью исследований явилось изучение закономерностей действия навоза крупного рогатого скота, минеральных удобрений и гумата калия при выращивании раннего картофеля на мерзлотной аллювиальной почве в Верхоянском районе Якутии и установление эффективных, экологически безопасных их сочетаний и доз.

Для достижения поставленной цели решали следующие задачи:

- Изучить влияние навоза, минеральных удобрений и гумата калия на рост и развитие картофеля при выращивании на севере Якутии.

- Определить действие органических и минеральных удобрений в различных дозах и сочетаниях на урожайность картофеля.

- Исследовать влияние органических и минеральных удобрений на качество клубней. картофель удобрение урожайность

- Определить пораженность картофеля болезнями.

- Дать агроэкологическую и экономическую оценку применения навоза, минеральных удобрений и гумата калия при выращивании картофеля.

Научная новизна

Впервые в экстремальных условиях Верхоянского района Якутии на таежной мерзлотной аллювиальной почве проведены исследования в полевом опыте по изучению закономерностей действия навоза и минеральных удобрений, а также гумата калия в различных дозах и сочетаниях при выращивании раннего картофеля сорта Полет. На основании экспериментальных материалов дано научное обоснование агрономически эффективного и экологически безопасного применения органических и минеральных удобрений под ранний картофель для обеспечения устойчивой урожайности и получения биологически полноценной продукции.

Практическая значимость

Получены экспериментальные данные для разработки систем удобрения под картофель в целях повышения его урожайности и качества клубней на таежной мерзлотной аллювиальной почве в Верхоянском районе Якутии.

Для уровня урожайности 60 ц/га предложено выращивание раннего картофеля сорта Полет и применение органо-минеральной системы удобрения при ежегодном внесении навоза в дозе 10 т/га.

Для индивидуальных хозяйств, располагающих достаточным количеством навоза, под ранний картофель рекомендуется применение одного навоза в ежегодной дозе 20 т/га.

Основные положения, выносимые на защиту:

- Особенности действия навоза, минеральных удобрений, гумата калия на урожайность картофеля, качество клубней и пораженность их болезнями на мерзлотной аллювиальной почве Верхоянского района Якутии.

-Эффективные, экологически безопасные дозы и сочетания органических и минеральных удобрений под картофель в экстремальных условиях севера Якутии.

Апробация работы

Результаты исследований докладывались на Международной научной конференции ВНИИА (г. Москва, 2004 г.), ученых советах ГНУ ЯНИИСХ (г. Якутск, 2000-2005 гг.), Международной научно-практической конференции «Агроэкологические проблемы использования органических удобрений на основе отходов промышленного животноводства» (г. Владимир, 2006).

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 6 работ.

Структура работы

Диссертационная работа изложена на 108 страницах машинописного текста, включает введение, 5 разделов, выводы, предложения производству. Содержит 13 таблиц, 8 рисунков, 10 приложений. Список литературы состоит из 207 отечественных и зарубежных источников.

Содержание работы

Объекты и методы исследований

Исходя из цели и задач исследований, в качестве основных объектов изучали: 1) картофель (Solanum tuberosum L.) сорта Полет, 2) навоз крупного рогатого скота, 3) минеральные удобрения, 4) гумат калия.

Картофель Полет - раннеспелый, столового назначения, селекции Тулунской селекционной станции. Получен скрещиванием сортов (Тулунский х Юбель) х Лорх х Тулунский. Районирован в Якутии, по Ленскому району, с 1983 г.

В качестве органического удобрения использовали навоз крупного рогатого скота влажностью 70%, который содержал (на сухое вещество) 1,0% общего азота; 2,1 % фосфора (Р2О5); 1,1 % калия (К2О).

Гумат калия (ГК) произведен из бурых углей местного происхождения. Состав: 37-42 % углерода; 3,5-5 % водорода; 48- 57% кислорода; 2-6% азота. Удобрение разработано Институтом Горного дела Севера СО РАН (Патент 164480770 РФ, МКИ С G 1/4).

Из минеральных удобрений вносили аммиачную селитру, суперфосфат двойной, хлористый калий в дозах N 180 P150 K130.

Работа выполнялась в лаборатории органического вещества почв и органических удобрений ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии им. Д.Н. Прянишникова и лаборатории агроэкологии ГНУ Якутский научно-исследовательский институт сельского хозяйства. Исследования проводились на научно-производственном стационаре в Верхоянске Республики Саха (Якутия) в полевом опыте, заложенном на левом берегу р. Яны. Почва таежная мерзлотная аллювиальная суглинистая. Перед закладкой опыта в пахотном слое почвы (0-20 см) содержалось гумуса 2,2%; N общего 0,21 %, подвижных форм фосфора и калия соответственно 198 и 265 мг/кг, рН солевой - 6,5; рН водный 7,3. Содержание тяжелых металлов в почве невысокое: свинца - 17 мг/кг, меди - 34, цинка - 38,кадмия - 0, 1, марганца - 1,5 мг/кг сухого вещества, т.е. значительно ниже ОДК (ГН 2.1.7.020-94).

Схема опыта включала следующие варианты: 1 - Контроль, без удобрений; 2 - N180 P150 K130; 3 - Навоз 30 т/га; 4 - Навоз 60 т/га; 5 - N180 P150 K130 + навоз 30 т/га; 6 - ГК 2,5 кг/га; 7 - N180 P150 K130 + ГК 2,5 кг/га; 8 - Навоз 30 т/га + ГК 2,5 кг/га; 9 - Навоз 60 т/га + ГК 2,5 кг/га, 10 - N180 P150 K130 + навоз 30 т/га + ГК 2,5 кг/га; 11 - ГК 4,2 кг/га; 12 - N180 P150 K130 + ГК 4,2 кг/га; 13 - Навоз 30 т/га + ГК 4,2 кг/га; 14 - Навоз 60 т/га + ГК 4,2 кг/га; 15 - N180 P150 K130 + навоз 30 т/га + ГК 4,2 кг/га.

Закладку и проведение опыта выполняли в соответствии с общепринятыми методиками (Методика исследований по культуре картофеля, 1967; Юдин, 1980; Доспехов, 1985; Ефимов, Калиниченко, Горлова, 1988; Программа и методика исследований в Географической сети полевых опытов по комплексному применению средств химизации в земледелии, 1990).

Общая площадь делянки - 100 м2, учётная - 50 м2, защитной полосы - 50 м2 . Повторность - 3 - кратная. Схема посадки - 70 х 35 см.

В 1999 г. почву на опытном участке дисковали с помощью БДТ-2,2 в 2-3 следа на глубину 20-22 см с последующим боронованием. Весной 2000 г. проводили закрытие влаги ЛДГ-5 в агрегате с МТЗ -82 на глубину 10 см, дискование на глубину 12-15 см, боронование БЗСС в 2-3 следа. Органические и минеральные удобрения, гумат калия вносили согласно схеме опыта.

С учетом того, что в Центральной Якутии наибольший процент урожая картофеля и других культур получают с мелиорированных земель, обязательным и необходимым мероприятием в засушливой зоне Якутского заполярья также считали орошение. В этой связи при проведении полевого опыта был предусмотрен полив картофеля, который осуществлялся дождевателем ДДН-70 в агрегате с ДТ-75. Поливная норма равнялась 300 м3/га. Суммарное водопотребление составляло от 600 до 2000 м3/га в зависимости от условий года. Поливы проводили по фазам развития растений: до появления всходов, по всходам, а также в фазы бутонизации, цветения и клубнеобразования.

После поливов осуществляли рыхление почвы, окучивание растений при высоте 15-17 см. Основное окучивание приходилось на бутонизацию перед смыканием ботвы. Уборку урожая проводили картофелекопалкой.

Действие гумата калия испытывали в двух дозах: 2,5 и 4,2 кг сухой массы на 1 га. Готовый для полива раствор гумата в концентрации 0,002% соответствовал цвету некрепкого чая (Рекомендации ИГДС СО АН, 1998). В этом растворе замачивали клубни за 10-12 часов до посадки. Таким же раствором поливали растения в период вегетации по фазам развития из расчета по 0,5-1 л на каждый куст.

Полученные в ходе исследований данные обработаны с использованием программного обеспечения SNEDEСОR и ЕХСЕL.

В период исследований выполнялись следующие учёты и анализы:

1. Фенологические наблюдения за наступлением фаз развития картофеля.

2. Высота растений картофеля.

3. Размер ассимиляционной поверхности картофеля (Методика исследований по культуре картофеля, 1967).

4. Учет урожая картофеля и товарности клубней (Минеев,1985).

5. Проведение биохимического анализа клубней картофеля на содержание крахмала (по Эверсу), сухого вещества - термостатно-весовым методом, витамина С (по Мурри), нитратов по ГОСТ 13496.

6. В почве определяли: гумус по Тюрину, N общий по Къельдалю; рН солевой вытяжки - потенциометрически, подвижный фосфор и калий - по Эгнеру-Риму.

Влажность почвы определяли термостатно - весовым методом.

Анализы почвы и растений проводили в лаборатории биохимии ГНУ ЯНИИСХ.

Математическую обработку результатов исследований осуществляли по методике Б.А. Доспехова (1985).

Экономическую эффективность изучаемых приемов устанавливали по нормативным затратам труда и средств, отраженным в технологических картах.

Верхоянский район Якутии, где проводились исследования, относится к наиболее холодным в Северном полушарии (абсолютный максимум отрицательных температур Верхоянска около -70 оС). За год выпадает 154 мм осадков, из них 90 мм приходится на летний период. Продолжительность периода с температурами воздуха более +10 оС составляет 78 дней (с 4 июня по 20 августа) при сумме температур 1045-1200 градусов. Нередко в этот период наблюдаются заморозки.

За годы исследований (2000-2002 гг.) метеорологические условия приближались к среднемноголетним. Относительная влажность воздуха была несколько меньшей в 2001 году по сравнению с первым и третьим годами опыта. Сумма активных температур в среднем составляла 1060 оС, т.е. была ниже требуемой для ранних сортов картофеля (1100-1200 оС). ГТК в период вегетации колебался от 0,81 до 0,87. При сходных значениях среднемесячных температур воздуха в летний период в годы опыта в июле 2002 г. наблюдалось резкое понижение температуры: 17 июля с +32 до +6 оС, 19-20 июля - до минус 1оС, вызвавшее гибель надземной массы картофеля. И хотя в последующем с повышением температуры рост растений возобновился, это не могло не сказаться отрицательно на урожайности в 2002 г.

Результаты исследований

Развитие растений картофеля

Посадку картофеля проводили в 2000 г. 8 июня, в 2001-2002 гг. 10 июня. Почва в условиях Верхоянска достаточно хорошо прогревается в конце мая и достигает физической спелости именно в эти сроки. Вегетационный период за годы опыта составлял 84-87 дней.

Отмечены следующие даты прохождения фенологических фаз: начало всходов 2-4 июля, массовые 10 - 12 июля, начало бутонизации 24-26 июля, массовая бутонизация 30 июля -2 августа, начало цветения 3-8 августа, массовое цветение 10 августа.

Согласно биометрическим наблюдениям, представленным в таблице 1, внесение удобрений во всех вариантах опыта увеличивало высоту растений. Более высокими были растения картофеля в вариантах N180 P150 K130 + навоз 30 т/га + гумат калия 4,2 кг/га - 54 см, навоз 60 т/га+ гумат 4,2 кг/га - 53 см и навоз 30 т+ гумат 4,2 кг/га - 52 см. В ряде вариантов удобрений (вар. 5, 9, 11, 12) высота растений находилась на уровне 51 см, или на 9 см больше контрольных.

По всем вариантам опыта с удобрениями наметилась тенденция к увеличению количества стеблей.

Больше стеблей в расчете на один куст было в вариантах сочетания минеральных удобрений с навозом и гуматом (вар. 15), навоза с гуматом при внесении в высоких дозах (вар. 14), а также минеральных удобрений с навозом (вар. 5). Характерно, что при использовании навоза, независимо от его дозы, этот показатель оставался на одном и том же уровне и составлял 5,3 шт. на один куст.

Масса ботвы, определяемая в фазу цветения (табл. 1), в большей мере увеличивалась при сочетании минеральных удобрений, навоза и гумата калия (вар.15) и вариантах навоза в дозе 30 т/га с гуматом (вар. 8, 13).

В среднем между массой ботвы и урожайностью установлена тесная корреляционная связь (r=0,79).

Анализируя экспериментальные данные по биометрическим показателям в целом по опыту, можно сказать, что совместное применение удобрений - минеральных (NPK), навоза крупного рогатого скота, а также гумата калия оказывало положительное влияние на формирование урожая клубней раннего картофеля при выращивании его в экстремальных условиях мерзлотной аллювиальной почвы севера Якутии.

Таблица 1

Влияние удобрений на высоту растений, количество стеблей и массу ботвы (в среднем за 2000-2002 гг.)

№ вари анта	Название варианта	Высота стеблей, см	Количество стеблей, шт./куст	Масса ботвы в фазе цветения, г/куст	Масса ботвы в фазе цветения, ц/га
1	Контроль	42	5	246	100
2	N180P150K130	47	5,2	362	147
3	Навоз 30 т/га	46	5,3	308	125
4	Навоз 60 т/га	46	5,3	346	140
5	N180P150K130 + навоз 30 т/га	51	5,5	328	133
6	ГК 2,5 кг/га	46	5,3	326	132
7	N180P150K130 + ГК 2,5 кг/га	50	5,2	340	138
8	Навоз 30 т/га + ГК 2,5 кг/га	49	5,3	408	166
9	Навоз 60 т/га + ГК 2,5 кг/га	51	5,4	362	147
10	N180P150K130 + навоз 30 т/га + ГК 2,5кг/га	48	5,5	368	150
11	ГК 4,2 кг/га	51	5,2	341	138
12	N180P150K130 + ГК 4,2 кг/га	51	5,4	363	147
13	Навоз 30 т/га + ГК 4,2 кг/га	52	5,4	405	164
14	Навоз 60 т/га + ГК 4,2 кг/га	53	5,6	419	170
15	N180P150K130 + навоз 30 т/га + ГК 4,2 кг/га	54	5,7	424	172

Как показали исследования, внесение органических и минеральных удобрений способствовало развитию листового аппарата картофеля (табл. 2). Так, если на контроле площадь ассимиляционной поверхности по годам опыта составляла 23,5-24,9 тыс. м2/га, то в вариантах внесения удобрений она достигала 30,8-31,7 тыс. м2/га.

Таблица 2

Влияние удобрений на ассимиляционную поверхность картофеля,

тыс. м2/га

№ варианта	Название варианта	2000 г.	2001 г.	2002 г.	Среднее
1	Контроль	24,9	23,5	24,5	24,3
2	N180P150K130	31,3	25,6	26,5	27,8
3	Навоз 30 т/га	29,4	26,0	27,0	27,4
4	Навоз 60 т/га	28,9	27,0	28,0	27,9
5	N180P150K130 + навоз 30 т/га	27,6	26,9	27,9	27,4
6	ГК 2,5 кг/га	28,8	23,8	24,8	25,8
7	N180P150K130 + ГК 2,5 кг/га	29,7	25,7	26,7	27,3
8	Навоз 30 т/га + ГК 2,5 кг/га	29,7	27,8	28,7	28,7
9	Навоз 60 т/га + ГК 2,5 кг/га	26,6	27,5	28,0	27,3
10	N180P150K130 + навоз 30т/га + ГК 2,5 кг/га	30,5	29,3	30,2	30,0
11	ГК 4,2 кг/га	30,8	24,6	25,5	26,9
12	N180P150K130 + ГК 4,2 кг/га	25,8	26,5	27,4	26,5
13	Навоз 30 т/га + ГК 4,2 кг/га	28,1	28,9	29,1	28,7
14	Навоз 60 т/га + ГК 4,2 кг/га	31,2	30,0	30,9	30,7
15	N180P150K130 + навоз 30 т/га + ГК 4,2 кг/га	30,8	30,8	31,7	31,1

Урожайность картофеля

Органические и минеральные удобрения, особенно в вариантах сочетаний, оказали значительное влияние на урожайность раннего картофеля в годы исследований, что можно видеть из данных опыта, представленных в таблице 3.

Согласно экспериментальным данным, на естественном фоне, т.е. без удобрений, средняя урожайность картофеля составляла 45,6 ц/га с колебаниями по годам от 39 до 50,3 ц/га. За счет одних минеральных удобрений - N180P150K130 в среднем за годы опыта было получено 54,6 ц/га. Прибавка к контролю при этом, равная 9 ц/га при НСР05, оказалась недостоверной.

Таблица 3

Урожайность картофеля в зависимости от удобрений

№ вари анта	Название варианта	2000 г.	2001 г.	2002 г.	В среднем за 3 года
					Урожай ность, ц/га	Прибавка
						ц/га	%
1	Контроль	46,7	50,3	39,0	45,6	-	-
2	N180P150K130	58	59,0	47,0	54,6	9,0	19,7
3	Навоз 30 т/га	61,6	62,3	45,0	56,3	10,7	23,4
4	Навоз 60 т/га	69	71,0	52,0	64,0	18,4	40,3
5	N180P150K130 + навоз 30 т/га	67,3	70,6	50,0	62,6	17,0	37,2
6	ГК 2,5 кг/га	51,0	52,0	43,0	48,6	3,0	6,5
7	N180P150K130 + ГК 2,5 кг/га	59,0	62,3	51,0	57,4	11,8	25,8
8	Навоз 30 т/га + ГК 2,5 кг/га	61,0	65,0	53,0	59,6	14,0	30,7
9	Навоз 60 т/га + ГК 2,5 кг/га	70,1	74,0	62,3	68,0	22,4	49,1
10	N180P150K130 + навоз 30 т/га + ГК 2,5 кг/га	75,3	70,3	64,0	69,8	24,2	53,0
11	ГК 4,2 кг/га	52,3	54,6	46,3	51,0	5,4	11,8
12	N180P150K130 + ГК 4,2 кг/га	64,0	67,6	54,6	62,0	16,4	35,9
13	Навоз 30 т/га + ГК 4,2 кг/га	66,3	69,0	58,3	64,5	18,9	41,4
14	Навоз 60 т/га + ГК 4,2 кг/га	65,3	69,6	61,0	65,2	19,6	42,9
15	N180P150K130 + навоз 30 т/га + ГК 4,2 кг/га	76,3	72,6	66,3	71,7	26,1	57,2
НСР05	15,6	8,8	9,5	11,6

Применение органической системы удобрения - 30 т/га навоза - также не обеспечивало достоверной прибавки урожая картофеля. В то же время удвоение дозы навоза (вар. 4) привело к значимому росту урожайности, позволяя получить в среднем за годы исследований 64 ц/га клубней, т.е. на 18,4 ц/га (или на 40%) больше неудобренного контроля. При этом окупаемость каждой тонны навоза урожаем в данном варианте составила 31 кг.

Совместное внесение навоза и минеральных удобрений - N180P150K130 + навоз 30 т/га (вар. 5) было эффективным, т. к. обеспечивало среднюю урожайность на уровне 62,6 ц/га, что на 37,2% превышало контроль без удобрений.

В вариантах гумата калия в дозах 2,5 и 4,2 кг/га при одностороннем внесении под картофель в среднем за 3 года достоверной прибавки не было получено. Не достигнуто значимого эффекта от гумата калия также на фонах минеральном (при сравнении пар вариантов 2 и 7, 2 и 12), органо-минеральном (вар. 10 и 5, 15 и 5) и органическом (вар. 3 и 8, 13 и 3; 9 и 4, 14 и 4).

Качество клубней картофеля

Важным качеством картофеля является товарность клубней. При определении товарности клубни разделяли на две фракции. К товарным относили клубни массой более 30 г. Клубни массой менее 30 г считали пригодными на кормовые цели.

В условиях опыта товарность клубней на контроле (табл. 4) составила в среднем 70,7% с колебаниями по годам от 70 до 72%. Высокая товарность отмечена при внесении минеральных удобрений и их сочетаний с навозом. В варианте 30 т/га навоза товарность составляла 74,2%. Увеличение дозы навоза в 2 раза (до 60 т/га) повышало показатель товарности до 75,4%.

В зависимости от доз ГК различий в товарности не наблюдалось - по обеим дозам она составляла в среднем за годы опыта 74,4%. Максимальная товарность клубней - 81,8 % - была при внесении удобрений в варианте их сочетания NPK + навоз 30 т/га + ГК 2,5 кг/га.

Корреляционная зависимость товарности клубней от дозы внесения удобрений в среднем по годам выражалась коэффициентами 0,70; 0,74; 0,64.

Как известно, на содержание сухого вещества и крахмала картофеля влияет комплекс факторов: условия года, уровень минерального питания, влагообеспечение, агротехника, окультуренность почвы, степень зрелости клубней (Говоров, 1968; Постников, Ключерев, Полегаев, 1992; Федотова, 2003). При проведении наших исследований содержание сухого вещества в клубнях на контроле в среднем за период 2000-2002 гг. составляло 15,1% (табл. 4). От внесения удобрений содержание сухого вещества повышалось, и более высоким - 16,7% оно было в варианте NPK + навоз 30 т/га + ГК 4,2 кг/га (вар. 15). При применении одних минеральных удобрений в клубнях содержалось 15,8 % сухого вещества, одного навоза - 16-16,1%, одного гумата - 16,1-16,3%.

Содержание крахмала в клубнях в среднем за период исследований в вариантах опыта колебалось от 6,1 до 7,7 % при значении на контроле 6,8%. Рост дозы навоза с 30 до 60 т/га увеличивал содержание крахмала с 6,3 до 7,3%. Больше всего крахмала в клубнях - 7,7% было при комплексном применении удобрений (вар 15). При внесении одних минеральных удобрений и одного гумата в низкой дозе содержание крахмала в картофеле по отношению к контролю снижалось, а в варианте гумата калия в высокой дозе - находилось на уровне контроля.

Таблица 4

Качество клубней картофеля, в среднем за 2000-2002 гг.

№ вари анта	Название варианта	Товарность, %	Сухое вещество, %	Крахмал, %	Витамин С, мг%
1	Контроль	70,7	15,1	6,8	10,1
2	N180P150K130	77,3	15,8	6,4	9,8
3	Навоз 30 т/га	74,2	16,1	6,3	10,4
4	Навоз 60 т/га	75,4	16	7,3	11,1
5	N180P150K130 + навоз 30 т/га	77,7	16,1	6,1	10,8
6	ГК 2,5 кг/га	74,4	16,1	6,3	10,0
7	N180P150K130 + ГК 2,5 кг/га	78,3	16,4	6,4	11,5
8	Навоз 30 т/га + ГК 2,5 кг/га	75,9	16,1	6,7	10,7
9	Навоз 60 т/га + ГК 2,5 кг/га	76.8	15,2	6,8	10,0
10	N180P150K130 + навоз 30 т/га + ГК 2,5 кг/га	81,0	15,4	6,6	10,8
11	ГК 4,2 кг/га	74,4	16,3	6,8	10,6
12	N180P150K130 + ГК 4,2 кг/га	76,4	15,3	7,0	10,7
13	Навоз 30 т/га + ГК 4,2 кг/га	74,3	15,6	6,5	9,7
14	Навоз 60 т/га + ГК 4,2 кг/га	74,7	15,6	7,0	9,9
15	N180P150K130 + навоз 30 т/га + ГК 4,2 кг/га	80,8	16,7	7,7	11,8

Содержание витамина С при внесении удобрений изменялось неоднозначно. Минеральные удобрения (вар.2) снижали этот показатель. Дополнение их навозом в дозе 30 т/га позволило несколько повысить содержание витамина С - до 10,8% при содержании на контроле 10,1%. Навоз при одностороннем применении большее положительное влияние на обеспеченность клубней витамином С оказывал при повышении дозы внесения. Максимальное содержание витамина С в клубнях, равное 11,8%, получено в варианте 15 - NPK + навоз 30 т/га + ГК 4,2 кг/га.

Применение удобрений изменяло содержание нитратов в клубнях картофеля (рис. 1). При одностороннем внесении меньшее влияние на содержание нитратов в продукции оказывали минеральные удобрения и большее - навоз. Причем с ростом дозы навоза нитратов в клубнях было больше. Внесение одного гумата независимо от дозы практически не влияло на накопление нитратов в картофеле. Более высокое содержание нитратов в отдельные годы (200-230 мг/кг NO3) отмечено в вариантах NPK + навоз 30 т/га, NPK + навоз 30 т/га + ГК 4,2 кг/га, навоз 30 т/га + ГК 4,2 кг/га и навоз 60 т/га + ГК 4,2 кг/га. Эти данные показывают, что дополнение гуматом калия минеральных удобрений, а также навоза, не снижает содержания нитратов в растениях.

В целом, исходя их данных проведенного опыта, можно заключить, что во всех изучаемых вариантах удобрения содержание нитратов в клубнях картофеля во все годы наблюдений не превышало гигиенических нормативов качества и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов, т.е. 250 мг/кг (СанПиН 2.3.2.560-96).

Рис. 1. Содержание нитратов в клубнях картофеля

Результаты фитопатологических наблюдений, проводимых в опыте в конце вегетационного периода, приведены в таблице 5. Как видно из полученных данных, клубни картофеля при выращивании на мерзлотной аллювиальной почве поражались болезнями - паршой обыкновенной на 13,1-16,6%, ризоктониозом - на 17,6-28,3%. Применение удобрений не влияло на распространение болезней картофеля. Если на контроле пораженность клубней паршой обыкновенной составляла 15%, ризоктониозом 23,6%, то в среднем по вариантам удобрений эти показатели равнялись соответственно 14,7 и 22,3% .

Таблица 5

Пораженность клубней картофеля болезнями, %

№ варианта	Название варианта	Парша обыкновенная	Ризоктониоз
1	Контроль	15,0	23,6
2	N180P150K130	16,0	22,3
3	Навоз 30 т/га	16,6	20,6
4	Навоз 60 т/га	14,0	25,7
5	N180P150K130 + навоз 30т/га	14,2	28,3
6	ГК 2,5 кг/га	15,0	18,0
7	N180P150K130 + ГК 2,5 кг/га	13,5	23,0
8	Навоз 30т/га + ГК 2,5 кг/га	13,1	17,6
9	Навоз 60 т/га + ГК 2,5 кг/га	13,2	23,0
10	N180P150K130 + навоз 30 т/га + ГК 2,5кг/га	16,1	21,3
11	ГК 4,2 кг/га	13,0	19,3
12	N180P150K130 + ГК 4,2 кг/га	15,0	21,2
13	Навоз 30 т/га + ГК 4,2 кг/га	14,0	21,7
14	Навоз 60 т/га + ГК 4,2 кг/га	16,0	21,1
15	N180P150K130 + навоз 30 т/га + ГК 4,2 кг/га	14,3	21,6
В среднем по вариантам	14,6	21,8
В среднем по вариантам удобрений	14,7	22,3

Агроэкологическая и экономическая эффективность применения удобрений

В условиях таежной мерзлотной аллювиальной почвы севера Якутии ежегодное внесение минеральных удобрений, включая повышенные дозы азота, и применение навоза в обеих дозах (30 и 60 т/га) не привело к ухудшению экологического состояния агроценоза картофеля. Об этом свидетельствуют данные по содержанию нитратов в клубнях, которое во все три года исследований в вариантах удобрений колебалось от 76 до 230 мг/кг NO3, т.е. было ниже допустимого уровня. Все применяемые в опыте минеральные и органические удобрения не оказали также отрицательного влияния на фитосанитарное состояние агроценоза, поражение его болезнями.

Действие удобрений при внесении под картофель отразилось на показателях экономической эффективности. Наиболее высокая урожайность клубней - 62,6 ц/га и высокий чистый доход - 15,3 тыс. руб./га получены в варианте сочетания навоза и минеральных удобрений. Внесение одного навоза в дозе 30 т/га не повышало урожайности и к тому же было связано с высокими по сравнению с вариантом минеральных удобрений затратами на применение. Вместе с тем чистый доход от навоза в высокой дозе (60 т/га), составивший 12,6 тыс. руб./га, был выше, чем в варианте одних минеральных удобрений.

Применение гумата калия в обеих изучаемых дозах при урожайности картофеля 48,6-51 ц/га давало самый низкий в условиях опыта чистый доход (3-5,6 тыс. руб./га).

На основе анализа трехлетних данных по урожайности, экономической и экологической эффективности можно утверждать, что применение органо-минеральной системы удобрения, а также навоза в повышенной дозе является важным приемом устойчивого производства картофеля в Верхоянском районе. При этом следует иметь в виду, что расчетной урожайности картофеля в условиях проведенного полевого опыта не было достигнуто, и дозы минеральных удобрений оказались завышенными. Фактическая урожайность в данном случае была в 3-4 раза ниже, чем в Центральной Якутии. В связи с этим, с эколого-агрохимической точки зрения, дозы минеральных удобрений под картофель целесообразно устанавливать с учетом коэффициентов возмещения выноса.

Выводы

При выращивании картофеля на мерзлотной аллювиальной почве в экстремальных условиях Верхоянского района Якутии, характеризующемся коротким вегетационным периодом - 84-87 дней, низкой обеспеченностью атмосферными осадками - 90 мм при сумме температур 1060 градусов и ГТК = 0,8, эффективно использование раннего сорта Полет и применение органо-минеральной системы удобрения - NPK + навоз 30 т/га, позволяющее получать в среднем за 3 года 62,6 ц/га клубней, что на 37% выше контроля без удобрений. Ежегодная доза навоза при этом составляет 10 т/га.

При одностороннем внесении навоза под картофель в дозе 30 т/га не обеспечивается значимой прибавки урожая. Достоверный рост урожайности по органической системе отмечается с увеличением дозы навоза в 2 раза (до 60 т/га). Сбор клубней при этом в среднем за 3 года составляет 64 ц/га, что на 40% превышает контроль.

Минеральная система удобрения - N180P150K130, при внесении которой под картофель получено в среднем 54,6 ц/га клубней, или на 9 ц/га выше контроля, оказалась неэффективной.

В вариантах одностороннего применения гумата калия в дозах 2,5 и 4,2 кг/га прибавка урожая картофеля в среднем за годы опыта была недостоверной. Не достигнуто значимого эффекта от гумата калия также на фонах минеральном (NPK), органо-минеральном (NPK + навоз) и органическом (30 и 60 т/га навоза).

Навоз и минеральные удобрения положительно влияли на продукционные процессы картофеля. В варианте органо-минеральной системы - NPK + 30 т/га навоза растения по сравнению с контрольными характеризовались большей высотой стеблей - от 48 до 50 см против 38-46 см, большим количеством стеблей в расчете на 1 растение - от 5,3 до 5,6 против 5 - 5,1 шт./куст и более развитой площадью листьев - от 27 до 28 против 23-25 тыс. м2/га.

Внесение удобрений позволяло получать картофель лучшего качества по сравнению с контролем по таким показателям, как товарность клубней, содержание сухого вещества и аскорбиновой кислоты. На содержание крахмала в клубнях положительно влияло применение 60 т/га навоза, а также сочетания навоза (в дозе 30 т/га) с минеральными удобрениями и повышенной дозой гумата калия.

Применение удобрений изменяло содержание нитратов в клубнях картофеля. При одностороннем внесении меньшее влияние на содержание нитратов в продукции оказывали минеральные удобрения и большее - навоз. При этом с ростом дозы навоза нитратов в клубнях было больше. Внесение одного гумата калия независимо от дозы не влияло на накопление нитратов в картофеле. В целом по опыту содержание нитратов в клубнях картофеля не превышало гигиенических нормативов качества и безопасности продовольственного сырья.

Минеральные и органические удобрения не влияли на распространение болезней картофеля. Если на контроле пораженность клубней паршой обыкновенной составляла 15%, ризоктониозом 23,6%, то в среднем по вариантам удобрений эти показатели равнялись соответственно 14,7 и 22,3% .Высокий чистый доход - 15,3 тыс. руб./га при урожайности картофеля 62,6 ц/га получен в варианте сочетания 30 т/га навоза с минеральными удобрениями. Навоз в дозе 30 т/га был неэффективен. В то же время повышенная доза навоза - 60 т/га позволяла получить чистый доход 12,6 тыс. руб./га, т.е. выше, чем одни минеральные удобрения. От использования гумата в обеих дозах получен самый низкий чистый доход (3-5,6 тыс. руб./га).

Предложения производству

В условиях Верхоянского района Якутии на таежной мерзлотной аллювиальной почве для получения устойчивой урожайности картофеля на уровне 60 ц/га рекомендуется выращивание раннего сорта Полет и применение органо-минеральной системы удобрения. Ежегодная доза навоза при этом составляет 10 т/га, дозы минеральных удобрений устанавливаются с учетом коэффициентов возмещения выноса.

В хозяйствах, обеспеченных навозом, при выращивании картофеля целесообразно одностороннее его внесение при ежегодной дозе 20 т/га.

Использование гумата калия из-за его неустойчивого действия на урожайность картофеля для широкого внедрения не рекомендуется.

С учетом агроэкологических требований картофель при использовании эффективных доз удобрений предлагается выращивать в севообороте при чередовании с кормовыми культурами, прежде всего с горохо-овсяной смесью.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1.Методические рекомендации по изучению эффективности нетрадиционных органических и органоминеральных удобрений. / Р.А. Афанасьев, Г.Е. Мерзлая, А.В. Ваулин, А.И. Степанов, А.Я. Федоров и др. - М.: Агроконсалт, 2000 г. - 40 с.

2. Степанов А.И., Федоров А.Я. Применение гумата калия, минеральных, органических удобрений под картофель в условиях Верхоянья. // Проблемы сельскохозяйственного производства в изменяющихся экономических и экологических условиях в ХХI веке. Межд. конф. Пенза, 2000. - С. 31.

3. Степанов А.И., Федоров А.Я., Эверстова У.К. Изучение влияния гуминовых удобрений под картофель на севере Якутии // Бюллетень ВИУА. 60 лет Географической сети опытов с удобрениями. М.: ВИУА, 2001. - С 73.

4. Федоров А.Я. Влияние гуминовых удобрений на урожайность картофеля в условиях Якутии // Бюллетень ВИУА. М., 2003. № 118. С. 203-205.

5. Степанов А.И., Слепцов С.С., Федоров А.Я., Федорова В.С., Прибылых Е.И., Эверстова У.К., Алексеева А.В. Агроэкологические исследования в Якутии // Достижения науки и техники АПК. Теоретический и научно практический журнал. М.: 2006. № 5. - С. 4-5.

6. Степанов А.И., Федоров А.Я., Мерзлая Г.Е. Выращивание картофеля на севере Якутии // Агрохимический вестник, 2006. № 6. - С. 22-24.

Размещено на Allbest.ru

...