CC BY
11
Научная статья
УДК 631.821.1:631.813.4
doi: 10.55186/25876740_2023_66_3_301
АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТХОДА СОДОВОГО ПРОИЗВОДСТВА В КАЧЕСТВЕ ХИМИЧЕСКОГО МЕЛИОРАНТА ДЛЯ ИЗВЕСТКОВАНИЯ КИСЛЫХ ПОЧВ
Н.И. Аканова1, П.М. Орлов1, И.В. Недосеко2, Р.Р. Зинатуллин3
1Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии имени Д.Н. Прянишникова, Москва, Россия
2Уфимский государственный нефтяной технический университет, Уфа, Россия 3АНО «Территория развития», Уфа, Россия
Аннотация. В статье приводятся результаты оценки агроэкологической эффективности отхода содового производства — Мелиоранта известкового для сельского хозяйства c применением при химической мелиорации кислых почв. Объектом исследований был отход АО Башкирской содовой компании, получаемый при переработке природных известняков месторождения «Шахтау» Республики Башкортостан. Исследования проводились в Рязанской области в 2020-2022 гг. Установлено, что внесение Мелиоранта известкового способствовало значительному улучшению кислотно-основных свойств слабокислой дерново-подзолистой почвы. Уже в первый год после внесения наибольшая нейтрализация кислотности отмечена на фоне доз Мелиоранта по 1,5 и 2,0 г.к., сдвиг рНы и Нг составил 1,5-1,7 и 1,4-1,6 мг-экв/100 г соответственно, что обеспечило увеличение урожая зерна ячменя на 24,0 и 25,9%, клубней картофеля — на 14,7-25,9% соответственно. На второй год действия Мелиоранта наибольшая нейтрализация кислотности почв отмечена в последействии доз по 1,5 и 2,0 г.к., сдвиг рНкс| и Нг составил 1,5-1,7 и 1,4-1,6 мг-экв/100 г соответственно. В последействии известкования почвы урожайность картофеля колебалась от 16,9 до 28,2 т/га, прибавка урожая клубней в вариантах с Мелиорантом в возрастающих дозах составила 3,3-5,8 т/га или 14,7-25,9% к минеральному фону. Наиболее значимые прибавки урожая клубней получены в вариантах с внесением Мелиоранта известкового в дозах по 1,0 и 1,5 г.к. — 5,8 т/га (25,9%) и 5,2 т/га (23,6%). Применение Мелиоранта известкового для сельского хозяйства — отхода содового производства, более эффективно снижает избыточную кислотность почвенного раствора в сравнении со стандартными известковыми материалами.
Ключевые слова: кислотность почв, известкование, мелиорант, плодородие, урожайность, ячмень, картофель, качество продукции
Original article
EFFICIENCY OF WASTE SODA PRODUCTION AS A LIME RECLAMATION AGENT FOR AGRICULTURE
N.I. Akanova1, P.M. Orlov1, I.V. Nedoseko2, R.R. Zinatullin3
'All-Russian Research Institute of Agrochemistry named after D.N. Pryanishnikov, Moscow, Russia 2Ufa State Petroleum Technical University, Ufa, Russia 3ANO "Territory of Development", Ufa, Russia
Abstract. The article presents the results of an assessment of the agro-ecological efficiency of soda production waste — Lime meliorant for agriculture with application in the chemical reclamation of acidic soils. The object of research was the waste of JSC Bashkir Soda Company, obtained during the processing of natural limestones of the Shakhtau deposit of the Republic of Bashkortostan. The studies were conducted in the Ryazan region in the period 2020-2022. Already in the first year after the introduction of the greatest neutralization of acidity was noted against the background of doses of Meliorant at 1.5 and 2.0 g.k., the shift in pHkcl and Hg was 1.5-1.7 and 1.4-1.6 mg-eq/100 g, respectively, which provided an increase in the yield of barley grain by 24.0 and 25.9%, and potato tubers, respectively, by 14.7 to 25.9 per cent respectively. In the second year of action of Meliorant, the greatest neutralization of soil acidity was noted in the aftermath of doses of 1.5 and 2.0 g.k., the shift in pHkcl and Hg was 1.5-1.7 and 1.4-1.6 mg-eq/100 g, respectively. In the aftermath of liming the soil, the yield of potatoes ranged from 16.9 to 28.2 t/ha, the increase in the yield of tubers in variants with Meliorant in increasing doses was 3.3-5.8 t/ha or 14.7-25.9% to the mineral background. The most significant increases in the yield of tubers were obtained in variants — with the introduction of Lime Meliorant in doses of 1.0 and 1.5 for g.k. — 5.8 t/ha (25.9%) and 5.2 t/ha (23.6%). The use of lime meliorant for agriculture — a waste of soda production, more effectively reduces the excessive acidity of the soil solution in comparison with standard lime materials.
Keywords: soil acidity, liming, meliorant, fertility, yield, barley, potatoes, product quality
В условиях возрастания стоимости всех видов удобрений и затрат на их применение, важнейшей агрохимической проблемой стала разработка наиболее рациональных и эффективных приемов применения известковых удобрений, обеспечивающих нейтрализацию избыточной кислотности почв при максимальной окупаемости затрат на этот прием [1, 2].
Проведены исследования отхода содового производства (далее -Мелиорант) в качестве химического мелиоранта на слабокислых почвах. Мелиорант, производства ООО «Регис-Уфа» (Республика Башкортостан), представляет собой гранулы цилиндрической формы светло-серого цвета. Состав Мелиоранта приведен в таблице 1.
Исследуя химизм действия Мелиоранта следует указать, что вес 1 моля карбоната кальция составляет 100 г. Соответственно 100 г СаСОЗ в полевых условиях способно присоединить 1 моль ионов Н+ по обратимому химическому механизму. 100 г Мелиоранта может взаимодействовать с 1,3-1,5 молями Н+ в зависимости от состава Мелиоранта. Наличие в его составе оксидов и гидроксидов магния и кальция обуславливает взаимодействие с протонами с образованием воды. В полевых условиях такое взаимодействие будет необратимым. Суммарное содержание оксидов и гидроксидов кальция и магния составляет 22-28%. Это указывает, что реакция нейтрализации протонов
гидроксидами и оксидами этих элементов будет вносить существенный вклад в снижение кислотности почв. Мелиорант, указанного в таблице 1 состава, будет более реакционно способен к нейтрализации кислотности почв по сравнению с природным известковым удобрением (известняковой мукой).
В задачу исследований входило установление действия возрастающих доз Мелиоранта на кислотно-основные свойства дерново-подзолистой почвы, продуктивность и качество сельскохозяйственных культур.
Схема опыта с яровым ячменем сорта Яромир в 2021 г. и картофелем сорта Жуковский в 2022 г. состояла из 6 вариантов, дозы Мелиоранта
© Аканова Н.И., Орлов П.М., Недосеко И.В., Зинатуллин Р.Р., 2023
Международный сельскохозяйственный журнал, 2023, том 66, № 3 (393), с. 301-305.
возрастающие (4 дозы, представленные в долях гидролитической кислотности от 0,5 до 2,0 г.к., полная доза Мелиоранта — 7,5 т/га).
Схема опыта:
1. Контроль
2. Фон (N60P60K60)
3. Фон + Мелиорант известковый для сельского хозяйства по 0,5 г.к.
4. Фон + Мелиорант известковый для сельского хозяйства по 1,0 г.к.
5. Фон + Мелиорант известковый для сельского хозяйства по 1,5 г.к.
6. Фон + Мелиорант известковый для сельского хозяйства по 2,0 г.к.
Все работы по отбору и подготовке проб к анализу выполнялись в соответствии с методическими указаниями и рекомендациями, которые являются действующими [3, 4].
В опыте с ячменем учет всхожести проводили при массовом появлении всходов. Учет урожая — сплошной поделяночный с дальнейшим пересчетом на 14%-ю влажность и 100%-ю чистоту зерна в фазе полной спелости (ГОСТ 10106-87). Статистическую обработку результатов опыта проводили при помощи программ STRAZ и MS Excel.
В опыте с картофелем агротехника возделывания соответствовала зональным рекомендациям [5, 6]. Посадка клубней сажалкой КСКН-4 проводилась в предварительно нарезанные гребни вручную, глубина посадки -6-7 см; масса
семенного материала — 50-70 г; схема посадки — 75х30 см; густота стояния растений — 44000 шт./га. Уборка картофеля проводилась вручную с каждой делянки 19-20 августа 2022 г. В клубнях уборочной пробы определяли: содержание крахмала весовым методом, ГОСТ 7194-81; содержание сухого вещества весовым методом при 1050С, ГОСТ 31640-2012; содержание витамина С по И.К. Мурри [9, 10]; вкус вареного картофеля: 9 — отличный, 7 — хороший, 5 — удовлетворительный, 3 — пресный, 1 — плохой (неприятный, горьковатый); потемнение мякоти (сырой и после варки): 9 — цвет не изменился, 7 — слабое изменение цвета, 5 — среднее окрашивание, 3 -сильное окрашивание, 1 — очень сильное темное окрашивание; разваримость: 9 — очень сильно разваривается, 7 — сильно разваривается, 5 — средне разваривается, 3 — слабо разваривается, 1 — не разваривается.
Почва дерново-подзолистая легкосуглинистая, слабоокультуренная. Агрохимические показатели почвы: рН 4,8-5,0, Нг — 4,9-5,0 мг-экв, сумма поглощенных оснований — 4,2-4,5 мг-экв/100 г почвы, степень насыщенности основаниями — 35-40%, содержание подвижного алюминия (по Соколову) — 7,0 мг, подвижного фосфора и обменного калия (по Кирсанову) — 85 и 100,0 мг/кг почвы соответственно, гумуса (по Тюрину) — 1,7-2,0%. Опыт заложен согласно общепринятой методике полевых опытов с удобрениями и отраслевому стандарту (Доспехов,
Таблица 1. Химический состав Мелиоранта в пересчете на сухое вещество Table 1. Chemical composition of Meliorant in terms of dry matter
Компонент состава молекулярный вес Содержание в 100 г г-экв поглощенного Н+
г моль
СаСО3 100 46-58 0,46-0,58 0,46-0,58
СаSО4 136 7,9-8,5 0,058-0,063 -
Са(ОН)2 74 7,5-8,4 0,10-0,12 0,20-0,24
СаО 56 9,0-12,5 0,16-0,22 0,32-0,44
MgО 40 5,9-7,5 0,15-0,19 0,30-0,38
Mg(ОН)2 58 0,29-0,38 0,005-0,007 0,01-0,014
сумма поглощенного Н+ на 100 г Мелиоранта 1,3-1,5 моля
Таблица 2. Структура урожая ярового ячменя (2021 г.) Table 2. Structure of the spring barley crop (2021)
Варианты опыта Высота растений Длина колоса Количество колосков в колосе, шт. Коэффициент кустистости
общей продуктивной
см
Контроль(без удобрений) 50,0 5,4 17 2,3 1,6
Фон 56,2 6,4 18 2,4 1,8
Фон + Мелиорант по 0,5 г.к. 57,1 6,8 18 2,4 2,0
Фон + Мелиорант по 1,0 г.к. 58,9 7,3 18 2,6 2,2
Фон + Мелиорант по 1,5 г.к. 60,0 7,5 19 2,7 2,3
Фон + Мелиорант по 2,0 г.к. 58,6 6,6 18 2,5 2,1
НСР05 2,1 0,5 0,3 0,3
Таблица 3. Формирование урожайности ярового ячменя (2021 г.) Table 3. Formation of spring barley yield (2021)
Варианты опыта Масса, г Число зерен в колосе, шт.
зерна с 1 колоса 1000 зерен
Контроль(без удобрений) 0,80 37,2 20,1
Фон 1,18 39,6 20,9
Фон + Мелиорант по 0,5 г.к. 1,23 41,7 21,1
Фон + Мелиорант по 1,0 г.к. 1,32 42,9 21,9
Фон + Мелиорант по 1,5 г.к. 1,39 44,3 22,3
Фон + Мелиорант по 2,0 г.к. 1,29 42,5 21,7
НСР05 0,2 1,83 1,1
1985 г., ОСТ 46-23-74). Предшественник — чистый пар. Ячмень относится к культурам раннего срока сева. Нормы высева — 5,5-6 млн/га всхожих семян или 240 кг/га. Способ посева — узкорядный. Перед посевом на фоновом и опытных вариантах внесено Ы60Р60К60. Посев проводили сеялкой СПУ-3 на глубину 3-4 см.
Обсуждение результатов. Величина урожая ярового ячменя определяется количеством продуктивных стеблей на единицу площади, озерненностью колоса и массой 1000 зерен. В таблице 2 представлены результаты структуры урожая ячменя. Как видно, проведение известкования почв существенно отразилось на ростовых процессах: высота растений увеличивалась прямолинейно возрастающим дозам Мелиоранта. Наибольшая высота растений — 60,0 см отмечена в варианте с внесением Мелиоранта по 1,5 г.к., увеличение дозы извести до 2,0 г.к. в 1-й год действия Мелиоранта не обусловило дальнейшего роста растений.
Аналогичная закономерность выявлена в отношении длины колоса и продуктивной кустистости. Известкование в дозах 0,5, 1,0 и 1,5 г.к. обеспечило нарастающий эффект, увеличение дозы до 2,0 г.к. при прямом действии Мелиоранта было эффективно, но нарастающего эффекта не было получено. Наилучшие показатели длины колоса и продуктивной кустистости получены при внесении дозы 1,5 г.к. — 7,5 и 2,7 см соответственно (табл. 2). Следует отметить, что при прямом действии известкования только при внесении Мелиоранта в дозе 1,0 г.к. получены достоверные различия по всем показателям.
Анализ экспериментальных данных свидетельствует о том, что в момент уборки урожая масса 1000 зерен в вариантах с известкованием наибольшая и увеличивается с повышением дозы Мелиоранта (табл. 3).
Нейтрализация избыточной кислотности почвы способствовала увеличению массы зерна с 1-го колоса, с повышением дозы Мелиоранта с 0,5 до 2,0 г.к. показатель повысился в сравнении с фоновым вариантом на 5,3, 8,3, 11,9 и 7,3% соответственно. Еще большая разница получена в сравнении с абсолютным контролем, что свидетельствует о необходимости проведения известкования при возделывании ячменя. Отметим, что Мелирант обладает высокой нейтрализующей способностью, что подтверждается реакцией растений на изменение кислотно-основных свойств дерново-подзолистой почвы (табл. 3).
Аналогичные выводы можно сделать в отношении массы 1000 зерен. Наименьшее значение показателя — 37,2 г получено в контрольном варианте. Внесение полного минерального удобрения способствовало увеличению массы до 39,6 г. Совместное применение Мелиоранта и минеральных удобрений обеспечило увеличение массы 1000 зерен на 4,2, 11,9, 1,8 и 9,3% соответственно в зависимости от дозы Мелиоранта (табл. 3).
Наибольшее количество зерен в колосе отмечено в 5-м варианте — 22,3 шт. Статистически достоверной разницы между вариантами с дозой 0,5, 1,0 и 2,0 г.к. не выявлено, однако все показатели в этих вариантах выше в сравнении с фоновым вариантом и контролем.
Применение Мелиоранта по 0,5, 1,0, 1,5 и 2,0 г.к. способствовало получению прибавки урожая в сравнении с фоновым вариантом на 3,7, 5,1, 6,3 и 6,8 ц/га, или на 14,1, 19,4, 24,0 и 25,9% соответственно (табл. 4).
Таблица 4. Влияние возрастающих доз Мелиоранта на урожай зерна (2021 г.) Table 4. The effect of increasing doses of Meliorant on the grain harvest (2021)
Варианты опыта Урожай зерна, ц/га Прибавка урожая
общая от извести %
ц/га
Контроль(без удобрений) 13,1 - - -
Фон (МРК) 26,3 13,2 - -
Фон + Мелиорант по 0,5 г.к. 30,0 16,9 3,7 14,1
Фон + Мелиорант по 1,0 г.к. 31,4 18,3 5,1 19,4
Фон + Мелиорант по 1,5 г.к. 32,6 19,5 6,3 24,0
Фон + Мелиорант по 2,0 г.к. 33,1 20,0 6,8 25,9
НСР05 1,7
Таблица 5. Формирование качества зерна ячменя (2021 г.) Table 5. Formation of barley grain quality (2021)
Варианты опыта Показатели
урожай зерна масса соломы зерно:солома содержание белка, %
ц/га
Контроль(без удобрений) 13,1 29,0 1 2,21 14,4
Фон (МРК) 26,3 57,3 1 2,18 14,5
Фон + Мелиорант по 0,5 г.к. 30,0 64,8 1 2,16 14,9
Фон + Мелиорант по 1,0 г.к. 31,4 64,7 1 2,06 14,7
Фон + Мелиорант по 1,5 г.к. 32,6 68,8 1 2,11 15,1
Фон + Мелиорант по 2,0 г.к. 33,1 70,2 1 2,12 14,7
НСР05 1,3 1,7 0,6
Таблица 6. Изменение кислотности дерново-подзолистой почвы Table 6. Change in acidity of turf-podzolic soil
Варианты опыта рН Сдвиг от 1 тонны Мелиоранта Нг АНг Сдвиг от 1 тонны Мелиоранта
мг-экв/100 г
Контроль(без удобрений) 4,9 - 5,0 - -
Фон (МРК) 4,8 - 5,1 +0,1 -
Фон + Мелиорант по 0,5 г.к. 5,4 0,14 4,2 0,8 0,22
Фон + Мелиорант по 1,0 г.к. 6,3 0,19 3,9 1,2 0,16
Фон + Мелиорант по 1,5 г.к. 6,4 0,13 3.6 1,4 0,13
Фон + Мелиорант по 2,0 г.к. 6,6 0,11 3.4 1,6 0,11
НСР05 0,2 0,3
Таблица 7. Биометрические показатели развития картофеля (2022 г.) Table 7. Biometric indicators of potato development (2022)
Варианты опыта Стебли, шт./куст Высота, см Количество клубней, шт./куст
Контроль(без удобрений) 3,5 33,1 10,0
Фон (МРК) 4,1 51,3 12,0
Фон + Мелиорант по 0,5 г.к. 4,3 55,0 12,2
Фон + Мелиорант по 1,0 г.к. 4,9 65,1 12,5
Фон + Мелиорант по 1,5 г.к. 4,5 61,5 12,2
Фон + Мелиорант по 2,0 г.к. 4,4 58,0 11,9
НСР05 0,3 7,8 0,5
Таблица 8. Урожайность картофеля сорта Жуковский ранний (2022 г.) Table 8. Yield of potatoes of Zhukovsky early variety (2022)
Варианты опыта Урожай клубней Прибавка урожая Товарность, %
общая от извести %
т/га
Контроль(без удобрений) 16,9 - - - 89,9
Фон (МРК) 22,4 5,5 - - 91,0
Фон + Мелиорант по 0,5 г.к. 25,7 8,8 3,3 14,7 93,9
Фон + Мелиорант по 1,0 г.к. 28,2 11,3 5,8 25,9 94,8
Фон + Мелиорант по 1,5 г.к. 27,6 10,7 5,2 23,2 94,1
Фон + Мелиорант по 2,0 г.к. 26,9 10,0 4,4 20,1 92,6
НСР05 1,5 1,3
При внесении Мелиоранта (3, 4, 5 и 6 варианты) отмечено достоверное увеличение урожая массы соломы и сужение соотношения зерно:солома с 1:2,21 до 1:2,06 по сравнению с этими показателями в контрольном варианте (табл. 5). При этом отмечено улучшение качества зерна, главным образом, увеличение содержания белка в зерне с 14,4 до 15,1%.
Известкование способствовало нейтрализации всех видов почвенной кислотности и насыщению почвенно-поглощающего комплекса основаниями. Наибольшая нейтрализация кислотности обусловлена дозами Мелиоранта по 1,5 и 2,0 г.к. (общий сдвиг рНкс| и Нг составил 1,51,7 и 1,4-1,6 мг-экв/100 г соответственно). Наиболее интенсивное снижение кислотности почвы наблюдалось от применения Мелиоранта в дозе по 0,5 и 1,0 г.к. (сдвиг Нг от 1 тонны Мелиоранта составил 0,22-0,16 мг-экв/100 г соответственно) (табл. 6).
В контрольном варианте значение рН — 4,9. В фоновом варианте наблюдается еле заметное подкисление почвы на 0,1 мг-экв/на 100 г почвы. Сумма поглощенных оснований й, как в контрольном, так и в варианте с И60Р60К60, достоверному изменению не подвергалась. ¡3 контрольном варианте она остается почти на том же уровне и составляет 3,2-3,3 мг-экв/100 г почвы, в варианте с внесением ЫРК она снизилась на 0,16 мг-экв/100 г почвы и составила 3,04 мг-экв/100 г почвы.
В вариантах с внесением Мелиоранта в дозе 0,5-1,0 г.к. рост суммы поглощенных оснований составил 1,5-1,7 мг-экв/100 г почвы, достигая значения 4,5-4,9 мг-экв/100 г почвы. Увеличение дозы Мелиоранта до 1,5 и 2,0 г.к. способствовало дальнейшему повышению содержания суммы поглощенных оснований, которая составила 5,1-5,3 мг-экв/100 г почвы. Аналогичные закономерности выявлены в отношении степени насыщенности почв основаниями.
Таким образом, исследования эффективности Мелиоранта на посевах ярового ячменя в 2021 г. показали, что его применение в виде основного внесения в дозах 0,5, 1,0, 1,5 и 2,0 г.к. при выращивании на агрофоне И60Р60К60 эффективно и обеспечивает получение достоверной прибавки урожайности и улучшения качества зерна.
Впоследействии внесение различных доз Мелиоранта повлияло на биометрические показатели растений картофеля (табл. 7).
Наименьшее количество клубней (10,0 шт./куст) сформировалось в вариантах без удобрений, в варианте с ЫРК количество клубней составило 12,0 шт./куст. Наилучшие показатели количества стеблей и клубней с одного растения получены в вариантах с дозой, не превышающей 1,0 г.к. — 4,9 см и 12,5 шт./растение соответственно.
Комплексным показателем, отражающим эффективность изучаемого агрохимиката, является продуктивность картофеля (табл. 8).
В условиях 2022 г. урожайность картофеля колебалась от 16,9 до 28,2 т/га, прибавка урожая клубней в вариантах с Мелиорантом в различных дозах (варианты 3-6) составила 3,3-5,8 т/га, или 14,7-25,9% к минеральному фону (вариант 2). Наиболее значимые прибавки урожая получены в 4-м и 5-м вариантах — с внесением Мелиоранта в дозах 1,0 и 1,5 по г.к. — 5,8 т/га (25,9%) и 5,2 т/га (23,6%). Влияние различных доз Мелиоранта на формирование структуры урожая клубней представлено в таблице 9.
- 303
Международный сельскохозяйственный журнал. Т. 66, № 3 (393). 2023
Таблица 9. Влияние различных доз Мелиоранта на структуру урожая картофеля (2022 г.) Table 9. Effect of different doses of Meliorant on the structure of the potato crop (2022)
Варианты опытажх Масса клубней с 20 кустов, кг Фракционный состав по массе, %
всего > 60 мм 30-60 мм <30 мм всего > 60 мм 30-60 мм <30 мм
Контроль(без удобрений) 7,37 0,37 6,13 0,87 100 5,0 83,2 11,8
Фон ^РК) 8,67 1,42 6,47 0,78 100 16,4 74,2 9,0
Фон + Мелиорант по 0,5 г.к. 10,04 1,46 7,95 0,63 100 14,5 79,2 6,3
Фон + Мелиорант по 1,0 г.к. 11,67 1,66 9,40 0,61 100 14,2 80,5 5,2
Фон + Мелиорант по 1,5 г.к. 10,93 1,58 8,72 0,63 100 14,5 79,8 5,8
Фон + Мелиорант по 2,0 г.к. 10,77 1,52 8,63 0,62 100 14,1 80,1 5,8
Таблица 10. Биохимические показатели качества клубней картофеля (2022 г.) Table 10. Biochemical indicators of the quality of potato tubers (2022)
Варианты опыта Сухое вещество Крахмал Витамин С, мг% Нитраты, мг/кг клубней
%
Контроль(без удобрений) 16,5 10,8 19,4 200
Фон ^РК) 15,7 10,7 16,5 292
Фон + Мелиорант по 0,5 г.к. 16,7 10,5 17,1 218
Фон + Мелиорант по 1,0 г.к. 16,9 11,2 17,7 180
Фон + Мелиорант по 1,5 г.к. 16,5 11,0 18,0 164
Фон + Мелиорант по 2,0 г.к. 16,3 11,0 17,5 193
НСР05 1,1 0,9 1,1
Таблица 11. Выход питательно ценных компонентов картофеля с единицы площади (2022 г.) Table 11. Yield of nutritionally valuable potato components per unit area (2022)
Варианты опыта Урожай клубней, т/га Выход питательно ценных компонентов:
сухого вещества, ц/га крахмала, ц/га витамина С, кг/га
Контроль(без удобрений) 16,9 27,8 18,3 3,3
Фон ^РК) 22,4 35,2 24,0 3,7
Фон + Мелиорант по 0,5 г.к. 25,7 42,9 27,0 4,4
Фон + Мелиорант по 1,0 г.к. 28,2 47,7 31,6 5,0
Фон + Мелиорант по 1,5 г.к. 27,6 45,5 30,4 5,0
Фон + Мелиорант по 2,0 г.к. 26,9 43,9 30,0 4,7
Таблица 12. Кулинарная оценка образцов картофеля (2022 г.) Table 12. Culinary evaluation of potato samples (2022)
Варианты опыта Кулинарные свойства в баллах
Вкус Разва-римость Потемнение мякоти через 24 часа Сумма
сырой вареной
Контроль(без удобрений) 6,0 5 5 9 25,0
Фон ^РК) 5,0 3 6 9 23,0
Фон + Мелиорант по 0,5 г.к. 6,2 5,5 6 9 26,7
Фон + Мелиорант по 1,0 г.к. 6,0 5 6 9 26,0
Фон + Мелиорант по 1,5 г.к. 5,5 5 6 9 25,5
Фон + Мелиорант по 2,0 г.к. 5,5 5 7 9 26,5
Таблица 13. Изменение агрохимических показателей плодородия почвы Table 13. Changes in agrochemical indicators of soil fertility
Варианты опыта рНШ йрН Сдвиг от 1 тонны Мелиоранта Нг
мг-экв/100 г почвы
2021 г. 2022 г. 2021 г. 2022 г.
Контроль(без удобрений) 4,9 4,8 - - 5,0 5,0
Фон ^РК) 4,8 4,8 - - 5,1 5,1
Фон + Мелиорант по 0,5 г.к. 5,4 5,5 0,7 0,20 4,2 4,0
Фон + Мелиорант по 1,0 г.к. 6,3 6,5 1,7 0,24 3,9 3,6
Фон + Мелиорант по 1,5 г.к. 6,4 6,7 1,9 0,17 3,6 3,3
Фон + Мелиорант по 2,0 г.к. 6,6 6,8 2,0 0,14 3,4 3,2
НСР05 0,2 0,2 0,3
В вариантах с использованием Мелиоранта в возрастающих дозах фракция мелкого картофеля (<30 мм) снижалась до 5,2-6,3% в зависимости от дозы Мелиоранта, против 9,0-11,8% в контроле и фоновом варианте.
Доля клубней крупной фракции (>60 мм) при известковании почв независимо от дозы составляет 14,1-14,5%, при 79,2-80,5% семенной фракции и 5,2-6,3% мелкой фракции. Наилучшая структура урожая сложилась в вариантах с внесением Мелиоранта в сочетании с ЫРК (3-6 варианты).
Различные дозы известкового удобрения способствовали существенному увеличению валовой урожайности, изменяли количество и массу клубней, что влияло на показатели качества продукции (табл. 10). Содержание сухого вещества и крахмала в 3-м, 4-м и 5-м вариантах находилось в интервале 16,7-16,9 и 10,5-11,2%, что выше соответствующих значений минерального фона. Увеличение дозы Мелиоранта до 2,0 г.к., хотя и способствовало увеличению параметров, но в сопоставлении с вариантами с меньшими дозами Мелиоранта не привело к дальнейшему росту показателей.
Аналогичные закономерности выявлены в отношении содержания витамина С: применение Мелиоранта достоверно повышало величину показателя на 06-1,6 мг% по сравнению с минеральным фоном.
В экстремальных условиях 2022 г. уровень нитратов в клубнях в целом по опыту был высоким — 164-292 мг/кг. Однако проведение известкования обусловило достоверное снижение концентрации нитратов до 164-213 мг/кг, против 292 мг/кг в варианте с ЫРК.
В результате повышения урожайности, товарности и показателей качества картофеля в вариантах с применением различных доз Мелиоранта повышался выход питательно ценных компонентов (табл. 11).
Максимальный выход сухого вещества, крахмала и витамина С получен в вариантах с применением Мелиоранта в дозах 0,5, 1,0, 1,5, 2,0 г.к.: 42,9, 47,7, 45,5 и 43,9 ц/га сухого вещества; 27,0, 31,6, 30,4 и 30,0 ц/га крахмала; 4,4, 5,0, 5,0 и 4,7 кг/га витамина С соответственно, что выше фонового варианта по сухому веществу на 21,9, 35,5, 29,3 и 24,7% соответственно, по сбору крахмала — на 12,5, 31,7, 26,7 и 25,0%, по сбору витамина С — на 18,9, 35,1, 35,1 и 27,0% соответственно.
Хороший вкус вареного картофеля (> 6 баллов) отмечен во 2-м и 3-м, 5-м и 6-м вариантах (табл. 12). Разваримость клубней повышалась со слабой (3 балла) в фоновом варианте до средней (5 баллов) и выше средней (5,5 баллов) во всех вариантах с применением Мелиоранта. В известкованных вариантах практически отсутствовало ферментативное потемнение сырой мякоти (7 баллов), что важно для кулинарии
и подтверждается имеющимися литературными сведениями [7-8, 11].
Внесенный Мелиорант на 2-й год действия не оказывает отрицательного влияния на формирование вкусовых качеств клубней картофеля, продукция набрала максимальное количество баллов — 26,0-26,5, что выше абсолютного контроля и минерального фона.
В последействии известкования Мелиорантом нарастает эффективность нейтрализации избыточной кислотности почвенного раствора. Наибольшая нейтрализация обменной почвенной кислотности в вариантах с возрастающими дозами мелиоранта (3-й, 4-й, 5-й и 6-й варианты) обусловлена дозами извести, рассчитанными по 1,5 и 2,0 г.к. (общий сдвиг рНкс| и Нг в сравнении с контролем 2021 г. составил 1,9-2,0 и 1,41,6 мг-экв/100 г соответственно) (табл. 13).
Наиболее интенсивное снижение кислотности почвы наблюдалось от применения Мелиоранта в дозе по 0,5 и 1,0 г.к. (сдвиг рНкс| и Нг от 1 тонны Мелиоранта составил 0,2-0,24 ед. рН и 0,23-0,16 мг-экв/100 г соответственно). Повысилась сумма обменных оснований до 4,25,2 мг-экв/100 г, степень насыщенности основаниями — до 45,4-46,5% по сравнению с аналогичными значениями контрольного и фонового варианта. Внесение Мелиоранта в дозе 0,5-2,0 г.к. (3,75-15,0 т/га) закономерно повышало содержание обменного кальция на 22-42 мг/кг относительно значений минерального фона.
Снижение кислотности почвенного раствора карбонатом кальция происходит за счет взаимодействия карбонат-иона с протонами по реакции
СО32- + Н+ = НСО3" (1)
с образованием гидрокарбонат-иона. Реакция является равновесной и обратимой. Связывание протонов компонентами состава отхода содового производства, как Мелиоранта для сельского хозяйства, протекает по нескольким реакциям с карбонатом кальция (его в Мелиоранте 46-58%) по реакции 1; с гидроксидами кальция и магния (их в смеси — 7,5-8,4%, 0,3- 0,35% соответственно) по реакции 2 и их оксидами по реакции 3:
Ме(ОН)2 + 2Н+ = Ме2+ + 2Н2О (2) МеО + 2Н+ = Ме2+ + 2Н2О, (3)
где Ме — Са или Мд.
Реакции 2 и 3 идут с образованием воды — мало диссоциируемого вещества и являются необратимыми в природных условиях.
Отметим, что при внесении в почву карбоната кальция невозможно достичь нейтральной реакции почвенного раствора — его рН всегда будет меньше 7. При внесении Мелиоранта для сельского хозяйства в почву, вследствие
наличия в его составе оксидов и гидроксидов щелочно-земельных элементов, возможно достижение рН почвенного раствора больше 7. Скорость взаимодействия протонов с гидрок-сидами и оксидами кальция и магния больше чем с карбонат-ионом. Поэтому если в задачу химической мелиорации кислых почв входит быстрая нейтрализация избыточной кислотности почвенного раствора, то применение Мелиоранта для сельского хозяйства — отхода содового производства, предпочтительнее, чем стандартного известкового материала.
Заключение. Расширен ассортимент известковых удобрений за счет использования новых высокоэффективных форм. Выявлена высокая агрономическая, ресурсосохраняющая и экологически безопасная эффективность нового Мелиоранта известкового для сельского хозяйства.
Оптимальные параметры плодородия складывались во всех вариантах с внесением Мелиоранта, рН составил 5,4-6,8 ед., гидролитическая кислотность — 3,2-3,6 мг-экв/100 г, сумма поглощенных оснований — 4,2-5,2 мг-экв/100 г в зависимости от дозы известкования. Сумма поглощенных оснований при дозах 0,5-1,0 г.к. увеличилась на 1,7-1,8 мг-экв/100 г почвы, достигая значения 4,2-5,0 мг-экв/100 г почвы. Увеличение дозы Мелиоранта до 1,5 и 2,0 г.к. способствовало дальнейшему повышению содержания суммы поглощенных оснований, которая составила 5,0-5,3 мг-экв/100 г почвы.
Применение Мелиоранта в первый год действия обеспечило увеличение урожая зерна ячменя: на фоне доз 0,5, 1,0, 1,5 и 2,0 г.к. получены прибавки в сравнении с фоновым вариантом 3,7, 5,1, 6,3 и 6,8 ц/га, или 14,1, 19,4, 24,0 и 25,9% соответственно. В последействии Мелиорант способствовал увеличению урожая клубней картофеля: на фоне доз 0,5, 1,0, 1,5 и 2,0 г.к. получены прибавки в сравнении с фоновым вариантом 3,3-5,8 т/га, или 14,7-25,9% соответственно. Наиболее значимые прибавки обеспечили дозы Мелиоранта по 1,0 и 1,5 г.к. — 5,8 т/га (25,9%) и 5,2 т/га (23,6%).
Список источников
1. Моисейченко В.Ф., Трифонова М.Ф. Основы научных исследований в агрономии. М.: Колос, 1996. С. 335.
2. Шильников И.А., Ермолаев С.А., Аканова Н.И. Баланс кальция и динамика кислотности пахотных почв в условиях известкования. М.: ООО «Технология», 2006. 158 с.
3. Гладышева О.В., Гвоздев В.А., Пестряков А.М. Динамика основных элементов почвенного плодородия почв Южной и Юго-Западной части Рязанской области // Вестник российской сельскохозяйственной науки. 2017. № 6. С. 27-30.
4. Андрюшина Н.А., Бацанов И.С., Будина Л.В. Методика исследований по культуре картофеля. М.: ВНИИКХ, 1967. 268 с.
5. Арнаутов В.В., Ильин В.Ф. Агротехника картофеля. М.: Огиз-Сельхозгиз, 1945. 160 с.
6. Давыдовский К. От чего зависит вкус картофеля? // Картофельная система. 2013. № 1. С. 32.
7. Коршунов А.В. Управление урожаем и качеством картофеля. М.: ВНИИКХ, 2001. 369 с.
8. Методика физиолого-биохимических исследований картофеля. М.: НИИКХ, 1989. 142 с.
9. Руководство по методам контроля качества и безопасности БАД к пище (Метод И.К. Мурри) / Руководство Р 4.1.1672-03. М., 2004. С. 72.
10. Федотова Л.С., Тимошина Н.А., Князева Е.В. Модель эффективного управления продукционным процессом формирования урожая и качества картофеля: монография. М.: ФГБНУ ВНИИКХ, 2016. 47 с.
11. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Колос, 1965. С. 336-355.
References
1. Moiseichenko, V.F., Trifonova, M.F. (1996). Osnovy nauchnykh issledovanii v agronomii [Fundamentals of scientific research in agronomy]. Moscow, Kolos Publ., p. 335.
2. Shil'nikov, I .A., Ermolaev, S.A., Akanova, N.I. (2006). Balans kal'tsiya i dinamika kislotnosti pakhotnykh pochv v usloviyakh izvestkovaniya [Calcium balance and dynamics of acidity of arable soils in liming conditions]. Moscow, LLC "Technology", 158 p.
3. Gladysheva, O.V., Gvozdev, V.A., Pestryakov, A.M. (2017). Dinamika osnovnykh ehlementov pochvennogo plodorodiya pochv Yuzhnoi i Yugo-Zapadnoi chasti Ryazan-skoi oblasti [Dynamics of the main elements of soil fertility of the Southern and South-Western parts of the Ryazan region]. Vestnik Rossiiskoi sel'skokhozyaistvennoi nauki [Vestnik of the Russian agricultural sciences], no. 6, pp. 27-30.
4. Andryushina, N.A., Batsanov, I.S., Budina, L.V. (1967). Metodika issledovanii po kul'ture kartofelya [Methods of research on the culture of potatoes]. Moscow, VNIIKH, 268 p.
5. Arnautov, V.V., Il'in, V.F. (1945). Agrotekhnikakartofelya [Potato agricultural techniques]. Moscow, Ogiz-Selkhozgiz, 160 p.
6. Davydovskii, K. (2013). Ot chego zavisit vkus kartofelya? [What determines the taste of potatoes?]. Kartofel'naya sistema [Potato system], no. 1, p. 32.
7. Korshunov, A.V. (2001). Upravlenie urozhaem ikachest-vom kartofelya [Management of harvest and quality of potatoes]. Moscow, VNIIKKH, 369 p.
8. Metodika fiziologo-biokhimicheskikh issledovanii kartofelya (1989). [Methods of physiological and biochemical studies of potatoes]. Moscow, NIIKH, 142 p.
9. Rukovodstvo po metodam kontrolya kachestva i bezopasnosti BAD k pishche (Metod I.K. Murri) (2004). [Guidelines for quality control and safety of dietary supplements for food (Method of I.K. Murri)]. Manual P 4.1.1672-03. Moscow, p. 72.
10. Fedotova, L.S., Timoshina, N.A., Knyazeva, E.V. (2016). Model' ehffektivnogo upravleniya produktsionnym protsessom formirovaniya urozhaya i kachestva kartofelya: monografiya [Model of effective management of the production process of crop formation and quality of potatoes: monograph]. Moscow, FGBNU VNIIKKh, 47 p.
11. Dospekhov, B.A. (1965). Metodika polevogo opy-ta [Methods of field experience]. Moscow, Kolos Publ., pp. 336-355.
Информация об авторах:
Аканова Наталья Ивановна, доктор биологических наук, профессор, заведующая лабораторией агрохимии органических, известковых удобрений и химической мелиорации, Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии имени Д.Н. Прянишникова, ORCID: http://orcid.org/0000-0003-3153-6740, [email protected] Орлов Павел Михайлович, кандидат химических наук, старший научный сотрудник лаборатории агрохимии органических, известковых удобрений и химической мелиорации, Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии имени Д.Н. Прянишникова, ORCID: http://orcid.org/0000-0002-2753-3371, [email protected] Недосеко Игорь Вадимович, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры строительных конструкций, Уфимский государственный нефтяной технический университет, ORCID: http://orcid.org/0000-0001-6360-6112, [email protected]
Зинатуллин Руслан Рафаилович, руководитель АНО «Территория развития», ORCID: http://orcid.org/0009-0005-8169-9371, [email protected] Information about the authors:
Natalia I. Akanova, doctor of biological sciences, professor, head of the laboratory of agrochemistry of organic, lime fertilizers and chemical reclamation, All-Russian Research Institute of Agrochemistry named after D.N. Pryanishnikov, ORCID: http://orcid.org/0000-0003-3153-6740, [email protected]
Pavel M. Orlov, candidate of chemical sciences, senior researcher of the laboratory of agrochemistry of organic, lime fertilizers and chemical reclamation, All-Russian Research
Institute of Agrochemistry named after D.N. Pryanishnikov, ORCID: http://orcid.org/0000-0002-2753-3371, [email protected]
Igor V. Nedoseko, doctor of technical sciences, professor, professor of the department of building structures, Ufa State Petroleum Technical University,
ORCID: http://orcid.org/0000-0001-6360-6112, [email protected]
Ruslan R. Zinatullin, head of ANO "Territory of Development", ORCID: http://orcid.org/0009-0005-8169-9371, [email protected]
éT^)Международный сельскохозяйственный журнал. Т. 66, N9 3 (393). 2023
