CC BY
3УДК 631:631.9:631.95
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ФОСФОГИПСА НА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЕ В СЕВООБОРОТЕ С КАРТОФЕЛЕМ
Федотова Людмила Сергеевна, д-р с.-х. наук, проф., зав. отделом агрохимии и биохимии, ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт картофельного хозяйства имени А. Г. Лорха». 140051, Московская область, Люберецкий район, п. Красково, ул. Лорха, 23. E-mail: [email protected]
Аканова Наталья Ивановна, д-р биол. наук, проф., зав. группой известковых удобрений и химической мелиорации, ФГБНУ «Всероссийский НИИ агрохимии им. Д. Н. Прянишникова». 127550, г. Москва, ул. Прянишникова, 31А. E-mail: N_Akanova@mai l. ru
Косодуров Кирилл Сергеевич, аспирант ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии им. Д. Н. Прянишникова».
127550,г. Москва, ул. Прянишникова, 31А. E-mail: [email protected]
Ключевые слова: фосфогипс, картофель, ячмень, качество, фосфор, кислотность, плодородие.
Цель исследований - улучшение агрохимических свойств дерново-подзолистой почвы и повышение продуктивности культур звена севооборота с картофелем. Снижение объемов применения минеральных и органических удобрений в земледелии Нечерноземной зоны России обусловливает получение низких урожаев клубней картофеля и ухудшение агрохимических свойств дерново-подзолистых почв. Выявлено агрономически положительное и экологически безопасное действие фосфогипса на физико-химические свойства дерново-подзолистой супесчаной почвы и формирование продуктивности и качества продукции картофеля и ярового ячменя. При внесении фосфогипса в среднем за 3 года в почву поступило (кг S/га в год): с дозой 0,5 т/га +35,1, с дозой 1,0 т/га +57,6, с дозой 1,5 т/га +79,8 и на фоне 3,0 т/га +105,6, что обусловило повышение содержания серы в почве соответственно внесенным дозам мелиоранта - на 9,7, 17,5, 26,5 и 32,9 мг S/кг по сравнению с исходным уровнем. Однократное внесение фосфогипса в дерново-подзолистую почву обеспечило повышение содержания подвижного фосфора на 72 и 40 мг/кг на фоне доз 1,5 и 3,0 т/га. Оценка возможной токсичности фосфогипса показала, что соотношение Са/Sr в почве находится на безопасном уровне и составило в контрольном варианте 97, на фоне доз фосфогипса 0,5, 1,0 и 1,5 т/га - 104-117. В сумме за три года исследований применение мелиоранта обеспечило увеличение продуктивности звена севооборота картофель - ячмень - картофель на 30-38 ц зерн. ед./га или на 19-24% в сравнении с вариантом, где применялись только NPK-удобрения.
EFFICIENCY OF PHOSPHOGYPSUM APPLICATION ON SOD-PODZOLIC SOIL IN CROP ROTATION WITH POTATOES
L. S. Fedotova, Doctor of Agricultural Sciences, Professor, Head of the Department Agrochemistry and Biochemistry, Federal State Budgetary Scientific Institution «All-Russian Scientific Research Institute for potato farms named after A. G. Lorkh».
140051, Moscow region, Lyubertsy district, village Kraskovo, Lorkha street, 23. E-mail: [email protected]
N. I. Akanova, Doctor of Biological Sciences, Professor, Head a Group of lime fertilizers and Chemical Reclamation, Federal State Budgetary Scientific Institution «All-Russian Scientific Research Institute of Agrochemistry named after D. N. Pryanishnikov».
127550, Moscow, Pryanishnikova street, 31A. E-mail: [email protected]
K. S. Kosodurov, Postgraduate Student Federal State Budgetary Scientific Institution «All-Russian Scientific Research Institute of Agrochemistry named after D. N. Pryanishnikov». 127550, Moscow, Pryanishnikova street, 31A. E-mail: [email protected]
Keywords: phosphogypsum, potatoes, barley, quality, phosphorus, acidity, fertility.
The research is aimed to improve the agrochemical properties of sod-podzolic soil and increase the productivity of crop rotation with potatoes. The decrease in the mineral and organic fertilizers use in Non-Chernozem zone of Russia leads to low yields of potato tubers and worse agrochemical properties of sod-podzolic soils. Agronomical positive and
ecologically safe effects of phosphogypsum on physical and chemical properties of sod-podzolic sandy soil and formation of productivity and quality of potato and spring barley was revealed. With the introduction of phosphogypsum, on average for 3 years, the soil received (kg S/ha per year): with a dose of 0.5 t/ha +35.1, with a dose of 1.0 t/ha +57.6, with a dose of 1.5 t/ha +79.8 and against a background of 3.0 t/ha +105.6, which led to an increase in the content of salpho in the soil, respectively, introduced doses of meliorant - by 9.7, 17.5, 26.5 and 32.9 mg S/kg compared to the initial level. A single application of phosphogypsum to sod-podzolic soil provided an increase in the content of labile phosphorus by 72 and 40 mg/kg against the background of doses of 1.5 and 3.0 t/ha. The Assessment of the possible toxicity of phosphogypsum showed that the ratio of Ca/Sr in the soil is at a safe level and amounted to 97 in the control variant, against the background of doses of phosphogypsum 0.5, 1.0 and 1.5 t/ha - 104-117. In total, for three years of research, the use of meliorant provided an increase in the productivity of potato - barley - potato crop rotation by 30-38 kg of grains units/ha or 19-24% in comparison with the option where only NPK fertilizers were used.
В отечественном земледелии наблюдается нарастающий дефицит серы в почве, что связано с интенсивным её выносом урожаем сельскохозяйственных культур и миграцией в нижележащие горизонты. Оптимизация серного питания растений способствует синтезу большего количества белка, что обусловливает повышение устойчивости растений к засушливым условиям. Холодоустойчивость различных теплолюбивых растений определяется содержанием в растениях углеводов, аскорбиновой кислоты, формируемых также, в основном, при оптимизации питания растений серой (А. Н. Аристархов, 2007).
Снижение объемов применения минеральных и органических удобрений в земледелии Нечерноземной зоны России обусловливает получение низких урожаев клубней картофеля и ухудшение агрохимических свойств дерново-подзолистых почв. В силу биологических особенностей картофель предъявляет повышенную требовательность к условиям минерального питания. Одной тонной клубней картофеля с учетом ботвы выносится из почвы в среднем (кг): азота - 5, P2O5 - 2, К2О - 10, CaO - 3,8, MgO - 1,6 и серы до 0,5 (Л. С. Федотова, Н. А. Зеленов, 2007). Для получения высокого урожая клубней картофеля необходимо обеспечение в почве следующих параметров: содержание гумуса - 2,5-3,0%, подвижного фосфора (по Кирсанову) - 250-300 мг/кг P2O5, обменного калия (по Кирсанову) - 180-250 мг/кг К2О, обменного магния - не менее 250 мг/кг MgO, рНкс1 - 5,4-6,0, Нг -1,5-3,0 мг-экв/100 г почвы [1]. Такой уровень плодородия может быть достигнут за счет комплексного применения минеральных и органических удобрений на фоне оптимизации кальциевого режима дерново-подзолистых почв [2].
Установлено, что применение на дерново-подзолистых почвах, характеризующихся недостаточной обеспеченностью серой, серосодержащих удобрений способствует повышению урожайности картофеля и улучшению качества клубней, в т.ч. увеличению товарности, содержания сухих веществ, крахмала, витамина С, а также кулинарных характеристик [3]. В Нечерноземной зоне на кислых почвах для улучшения кальциевого режима и оптимизации реакции среды в основном применяют известковые материалы. Фосфогипс (ФГ) эффективно используют на почвах с высоким содержанием натрия для снижения клейкости и предотвращения создания водонепроницаемой корки [4]. В составе фосфогипса присутствует кальций, который вытесняет натрий из грунта и способствует нормализации водопроницаемости. Фосфогипс - побочный продукт производства экстракционной фосфорной кислоты, получаемой при сернокислотном разложении фосфатного сырья. На низко плодородных почвах рекомендуется применять фосфогипс в сочетании с фосфоритной мукой или известь содержащими материалами [5]. Основную массу образующегося фосфогипса в настоящее время сбрасывают в отвалы. В этой связи уже давно возникла и продолжает усугубляться необходимость использования этого отхода в народном хозяйстве [6].
Цель исследований - улучшение агрохимических свойств дерново-подзолистой почвы и повышение продуктивности культур звена севооборота с картофелем.
Задача исследований - определить влияние фосфогипса на агрохимические свойства дерново-подзолистой почвы, урожайность сельскохозяйственных культур и качество их продукции.
Материалы и методы исследований. Фосфогипс содержит не менее 21% Са, 17% S и до 1% общего фосфора (P2O5) и может характеризоваться как кальций-серно-фосфорное удобрение. Основное его вещество (CaSO4 • 2Н2О) составляет не менее 80%. Определение удельной активности
в ФГ показало, что содержание техногенных радионуклидов не превышает допустимых значений (Бк/кг): 137Сб < 3,7, 9^г < 28,3 Бк/кг. Эколого-токсикологическая оценка состава ФГ показала, что в его составе содержится ТМ (мг/кг): Си - 15,7±1,2, Мп - 14,1±0,9, РЬ - 5,8±0,5, Zn - 4,6±0,8, Со - 3,2±0,6, N1 - 2,1±0,2, Сг - 1,6±0,4, Cd - 0,70±0,05, Нд - 0,04±0,02, что многократно ниже ПДК, содержание Аs не выявлено. Химический состав фосфогипса в основном определяется качеством используемого фосфатного сырья, а также способом производства продукции.
Полевой опыт был заложен на дерново-подзолистой супесчаной почве экспериментального полигона «ВНИИ картофельного хозяйства имени А. Г. Лорха» Люберецкого района Московской области (табл. 1). ФГ вносили в возрастающих дозах - 0,5, 1,0, 1,5 и 3,0 т/га, минеральные удобрения применяли под весеннюю культивацию почвы под ячмень в дозах №оР9оК9о, под картофель -№оР9оК18о. Повторность опыта - 3-х кратная, площадь делянок - 60 м2. Схема посадки клубней - 75х30 см. В опыте возделывались сорта картофеля Любава и Гала, ячменя ярового сорт Московский 86.
Таблица 1
Агрохимическая характеристика почвы опытного участка_
Сумма обменных оснований, Э Содержание Степень насыщенности основаниями, V
Год рИка Нг £N-N03, Р2О5 К2О гумуса
N-N44 по Кирсанову
мг-экв /100 г мг/кг почвы %
2й13 4,71 3,27 3,11 24,5 315 97 48,7 1,91
Результаты исследований. В условиях применения ФГ кислотность почвы изменялась по годам, выявлены сезонные колебания показателя в пределах 0,2 ед. На 2-й год последействия ФГ на фоне минеральных удобрений и низкой (0,5 т/га) дозы ФГ наблюдалось некоторое повышение гидролитической кислотности (на 0,13-0,35 м-экв/100 г почвы) и, наоборот, в вариантах с повышенными дозами ФГ (1,5-3,0 т/га) отмечена тенденция снижения показателя, соответственно на о,11 -0,17 м-экв/100 г почвы в сравнении с исходным уровнем (табл. 2). В 2015 году отмечено некоторое подкисление почвы на фоне внесения ФГ, величина рН была ниже исходной на 0,15-Э,24 ед.
Такие же закономерности выявлены по отношению гидролитической кислотности. Сравнение сезонных результатов показало, что после вегетации ячменя на фоне доз ФГ 1,5 и 3,0 т/га выявлено достоверное снижение гидролитической кислотности на 0,31-0,46 м-экв/100 г почвы соответственно. В вариантах с внесением №оР9оК9о (1 вариант) и доз ФГ 0,5 и 1,0 т/га (2 и 3 варианты) существенных изменений не было выявлено. Однако, на 3-й год последействия ФГ в 2015 году показатели Нг по сравнению с исходным уровнем на варианте NPK+0,5 т/га ФГ (2 вариант) и NPK+1,0 т/га ФГ (3 вариант) увеличились на 0,48-0,52 мг-экв/100 г почвы. При внесении доз ФГ 1,5 и 3,0 т/га (4 и 5 варианты) значимого сдвига Нг не отмечено, что возможно обусловлено созданием оптимального соотношения элементов питания, которое обеспечило высокую продуктивность культур и стабилизацию физико-химических свойств почвы.
Анализ результатов динамики изменения суммы обменных оснований показал, что интенсивное использование пашни, получение высоких урожаев картофеля и ячменя в условиях применения фосфогипса обусловило к 2015 году, по сравнению с исходным уровнем, снижение величины показателя: на фоне малых доз ФГ (2 и 3 варианты) на 0,50-й,52 мг-экв/100 г почвы (табл. 2). Изменение уровня кислотности почвы и суммы обменных оснований соответственно привело в этих же вариантах к уменьшению степени насыщенности почвы основаниями ППК на 7,3 и 6,9%. На фоне высоких доз фосфогипса выявленные различия были не достоверны и находились в пределах ошибки опыта.
Таблица 2
Влияние фосфогипса на кислотно-основные свойства дерново-подзолистой почвы
Доза ФГ, т/га рНш Нг Сумма обменных оснований, Э Степень насыщенности основаниями,
мг-экв/100 г почвы
2й13 2й14 2й15 2й13 2й14 2й15 2й13 2й14 2й15 2й13 2й13 2й14 2й15
2013 весна осень 2013 весна осень 2013 весна осень весна осень
0-фон 4,69 4,69 4,63 4,63 3,97 4,05 4,10 3,73 3,05 3,13 2,90 2,90 43,4 43,5 41,4 43,7
Ф+0,5 4,73 4,65 4,50 4,51 3,91 4,02 4,26 4,43 3,07 3,23 3,19 2,57 44,0 44,6 42,8 36,7
Ф+1,0 4,67 4,56 4,53 4,47 4,08 4,08 4,12 4,56 3,22 3,43 3,12 2,70 44,1 45,7 43,1 37,2
Ф+1,5 4,73 4,68 4,70 4,58 3,97 3,80 3,80 4,13 3,15 3,1 3,12 2,80 44,2 47,3 45,1 40,4
Ф+3,0 4,72 4,62 4,60 4,48 3,91 3,80 3,80 4,17 3,07 3,35 3,12 2,95 44,0 46,9 45,1 41,4
НСР05 0,19 0,22 0,32 3,8
Примечание: фон - Ы9оР9оКдо - под яровой ячмень; фон - МдоР9оК18о - под картофель.
С фосфогипсом в дозе 3 т/га в почву было внесено до 30 кг Р205/га. Существенное увеличение содержания фосфора по сравнению с его исходной величиной отмечено при внесении 1,5 и 3,0 т/га ФГ - 72 и 40 мг/кг. В конце вегетации картофеля на всех вариантах с внесением ФГ выявлено достоверное увеличение содержания фосфора (табл. 3). Однако положительный эффект от мелиоранта в улучшении пищевого режима почвы может быть обусловлен также наличием в его составе кальция, серы и большого ряда микроэлементов. На 3-й год последействия ФГ отмечено повышение содержания обменного калия на 25-28 мг/кг (табл. 3).
Таблица 3
Влияние фосфогипса на агрохимические свойства почв_
Доза ФГ, т/га Содержание
Р2О5 К2О органического вещества, %
мг/кг (по Кирсанову)
2013 весна 2013 2014 2015 2013 весна 2013 2014 2015 2013 весна 2013 2014 2015
осень осень осень
0-фон 308 325 345 334 97 129 120 124 1,85 1,75 1,78 1,75
Ф+0,5 324 354 352 354 107 151 132 124 2,00 2,00 1,92 1,96
Ф+1,0 321 374 353 358 98 130 142 123 1,80 1,85 1,87 1,77
Ф+1,5 307 356 367 379 93 14 122 118 1,90 2,00 1,93 1,77
Ф+3,0 317 379 359 357 91 138 130 119 2,00 2,10 1,96 1,87
НСР05 19 20 0,22
Примечание: фон - №оР9оК9о - под яровой ячмень; фон - ^оРдоКш - под картофель.
На фоне внесения только минеральных удобрений в 1-й год опыта содержание подвижной серы в почве снизилось на 4,3 мг/кг или на 36%, ко 2-му году - на 6,2 мг/кг или 51%, на 3-й год - на 8,6 мг/кг или на 71% (табл. 4). Расчеты показали, что в условиях применения минеральных удобрений происходило ежегодное снижение запасов подвижной серы в пахотном слое почв, соответственно на 12,9, 5,7, 7,2 кг/га или в среднем за год на 8,6 кг/га. При внесении ФГ в среднем за 3 года в почву поступило: с дозой 0,5 т/га ФГ +35,1 кг/га S, с дозой 1,0 т/га +57,6, с дозой 1,5 т/га ФГ +79,8 и с дозой 3,0 т/га ФГ +105,6 кг/га S в год, что по сравнению с исходным уровнем обусловило повышение содержания серы в почве с внесенным ФГ в возрастающих дозах - на 9,7, 17,5, 26,5 и 32,9 мг/кг S соответственно.
Таблица 4
Влияние фосфогипса на содержание серы в почве_
Доза ФГ, т/га Содержание в почве, мг/кг почвы
подвижная сера (Э)
2013 весна 2013 осень 2014 осень 2015 осень
0 12,1 7,8 5,9 3,5
0,5 13,1 19,3 15,0 22,8
1,0 14,1 27,0 20,9 31,6
1,5 10,6 38,1 26,4 37,1
3,0 13,7 47,8 33,0 46,6
НСР05 9,3
Содержание обменных оснований до внесения ФГ определялось на уровне 461-522 мг/кг почвы СаО и 130-151 мг/кг почвы МдО. Экстенсивное использование почвы в контрольном варианте обусловило снижение запасов обменного кальция в почве: в 1-й год - на 171 кг/га, во 2-й - на 164 кг/га, в 3-й - на 109 кг/га или в среднем за год - на 148 кг/га. Внесение ФГ в дозах от 0,5 до
3,0 т/га способствовало повышению содержание кальция в почве: на фоне 3,0 т/га - на 151 мг/кг почвы. На 4-й год последействия ФГ отмечено существенное повышение содержания обменного кальция соответственно внесенным дозам - на 104, 180, 242 и 349 мг/кг почвы (табл. 5).
Таблица 5
Динамика содержания обменных оснований в почве_
Доза ФГ, т/га Содержание в почве, мг/кг почвы СаО/МдО
весна 2013 СаО весна 2013 МдО весна 2013 осень
осень осень
2014 2015 2014 2015 2014 2015
0 461 349 313 131 103 95 3,51 3,36 3,30
0,5 511 446 417 151 116 103 3,38 3,84 4,05
1,0 465 520 493 139 114 102 3,35 4,56 4,83
1,5 522 575 555 137 115 107 3,81 5,00 5,19
3,0 511 746 662 130 114 103 3,93 6,54 6,43
НСР05 65 38
Снижение содержания магния отмечено только в трех вариантах: контроль и последействие ФГ в дозах 0,5 и 1,0 т/га, соответственно на 36 и 48 мг/кг почвы. Уменьшение запасов обменного магния в почве на контроле по годам составило: в 1-й год - на 45 кг/га, на 2-й год - 39 кг/га, в 3-й год - 24 кг/га или в среднем ежегодно потери составляли 36 кг/га.
Основным критерием при оценке возможного негативного влияния стронция на здоровье человека является соотношение Са^г [7, 8]. Как показали результаты исследований, содержание Sr в почве в вариантах с внесением ФГ было в 1,4-1,7 раза выше по сравнению с контролем. Соотношение Са^г в почве составило 198 на фоне применения только минеральных удобрений, 176 - при внесении ФГ в дозе 1 т /га и 312 - при внесении 3 т/га ФГ. На 2-й год последействия ФГ соотношение Са^г уменьшилось и в контрольном варианте составило 97, на фоне доз ФГ 0,5, 1,0 и 1,5 т/га -
104-117, при дозе 3,0 т /га на уровне контроля - 97. На 3-й год последействия ФГ соотношение Са^г в почве составило 87 на контроле и практическое такое же - 86 - в варианте с максимальной дозой ФГ. Определение соотношения Са^г в зависимости от времени года показало, что в осенних образцах почвы в последействии ФГ выявлено уменьшение соотношения, что может быть обусловлено потерями кальция из почвы с инфильтрационными водами. Наиболее широкое соотношение было в вариантах с внесением ФГ в дозах 0,5-1,5 т/га, более широкое, чем в вариантах с применением одних NPK-удобрений и сочетанием NPK с дозой ФГ 3,0 т/га.
В исследованиях выявлена высокая эффективность влияния ФГ на урожайность картофеля (рис. 1). Наибольший урожай клубней был получен при внесении 1,5 т/га ФГ - 34,5 т/га, прибавка урожая - 8,8 т/га или 34%. В 3-й год исследований (2015 г.) наибольшая прибавка урожая клубней (5,7 т/га или 20%) получена при внесении 1,0 т/га ФГ. При этом качество клубней в сравнении с контролем не изменилось. В среднем за два года возделывания картофеля выход крахмала в вариантах с внесением ФГ увеличился на 24-35%, а витамина С - на 22-29%. Наибольший выход крахмала (4,9 т/га) и витамина С (6,6 кг/га) был получен на фоне внесения ФГ в дозе 1,5 т/га (табл. 6).
2013 2015
Рис. 1. Динамика урожайности картофеля, ц/га
Оценка качества клубней картофеля (в среднем за 2 года)
Таблица 6
Показатели качества клубней картофеля
Доза ФГ, содержание вкус вареного потемнение сырой мякоти суммарная кулинарная
т/га крахмал, % витамин С, мг% картофеля (через 24 час) оценка
баллы
о 16,3 22,3 7,3 5,5 25,8
о,5 16,5 22,3 8,о 5,о 24,о
1,о 16,2 22,о 8,о 5,7 27,2
1,5 16,3 22,о 8,о 6,о 28,о
з,о 16,1 21,1 8,о 5,6 26,2
НСРо5 о,4 1,4 о,6 о,8 1,4
Немаловажен факт влияния ФГ на кулинарные качества клубней. В среднем за два года наилучшими кулинарными свойствами характеризовались клубни на вариантах с внесением ФГ в дозах 1,0 и 1,5 т/га (баллы): хороший вкус (8), средняя развариваемость (5), отсутствие потемнения варёной (9) и небольшое потемнение сырой мякоти (5,7-6,0) и суммарная кулинарная оценка -27,2-28,0 по сравнению с 25,8 на контроле. Анализ клубней урожая 2013 и 2015 гг. исследований выявил положительное влияние ФГ на устойчивость картофеля к грибным болезням - фитофторозу, парше обыкновенной и ризоктониозу (табл. 7). Этот факт можно объяснить хорошей обеспеченностью растений картофеля кальцием и серой при использовании ФГ. Наибольшая поражаемость грибными болезнями отмечена на контрольном варианте без внесения ФГ: фитофтороз - 3,6%, парша обыкновенная - 2,9%, ризоктониоз - 3,7%. В условиях применения ФГ показатели распространения болезней были существенно ниже: в зависимости от дозы мелиоранта показатель составил соответственно 0,7-2,1, о,5-1,5 и 0-1,7% соответственно.
Таблица 7
Влияние фосфогипса на заболеваемость клубней картофеля, %_
Доза ФГ, т/га Распространенность болезней, %
фитофтороз парша обыкновенная ризоктониоз
2о13 2о15 среднее 2о13 2о15 среднее 2о13 2о15 среднее
о 1,9 5,2 3,6 3,8 2,1 2,9 1,5 5,9 3,7
о,5 1,2 3,1 2,1 1,2 о,7 о,9 о 3,3 1,7
1,о о 2,7 1,3 1,о о о,5 о о,3 о,2
1,5 о 1,3 о,7 2,3 о,6 1,5 о о о
3,о о,9 о,5 о,7 1,2 1,5 1,3 о о о
НСРо5 о,8 1,1 о,9 1,3 о,7 1,о о,7 1,3 1,о
При возделывании ячменя после картофеля (2014 г.), наибольшая урожайность получена в варианте с внесением ФГ в дозе 3,0 т/га - 27,5 ц/га, прибавка к контролю составила 7,8 ц/га или 40%.
При этом отмечено достоверное улучшение качества зерна: содержание белка составило 15,1%, что на 0,7% больше, чем на контрольном варианте (рис. 2).
В сумме за три года исследований применение ФГ в дозах 1,0, 1,5 и 3,0 т/га обеспечило увеличение продуктивности звена севооборота картофель - ячмень - картофель на 30-38 ц зерн. ед./га или на 19-24% в сравнении с вариантом, где применялись только NPK-удобрения. Согласно полученным данным в первый год опыта (2013 г.), внесение ФГ в почву обеспечило увеличение урожайности на 34% (рис. 3).
et
ф
X
о.
01 m
<j
0
1 >5
(б *
О
.
>
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10
И-1-1-1-1
0 0,5 1 1,5 3
Доза ФГ, т/га
2013
2014
2015
а т о .
о
ю
о. о .t
S3 ?
и I
и С
¡= Ol
u m
S £
т
se
Èt о .
250 200 150 100 50 0
38,1
191,3
0 0,5 1 1,5 3 Доза ФГ, т/га
в сумме за 3 года ■ прибавка
0
Рис. 2. Динамика продуктивности сельскохозяйственных культур в условиях внесения фосфогипса, ц/га зерн. ед.
Рис. 3. Эффективность возрастающих доз ФГ в звене севооборота картофель - ячмень -картофель, ц/га зерн. ед.
Для оценки качества продукции был произведен расчёт коэффициента дискриминации (КД = [Са^г клубни] : [Са^г почва]) для картофеля. Результаты показали, что независимо от сорта картофеля (сорт Любава в 2013 г. и сорт Гала в 2015 г.), во всех вариантах опыта наблюдалась дискриминация стронция кальцием: КД = 1,08-4,56. В опыте с ячменем (2014 г.) накопление Са в зерне в сравнении со Эг происходило более интенсивно, чем в клубнях: в зависимости от дозы ФГ (0,5-3,0 т/га) величина КД составила 6,01-8,45 соответственно (табл. 8).
Таблица 8
Изменение содержания кальция и стронция в почве и клубнях картофеля при внесении фосфогипса
в возрастающих дозах
Доза ФГ, т/га 2013 2015
содержание, мг/кг Са^г КД содержание, мг/кг Са^г КД
Са Sr клубни почва Са Sr клубни почва
0 1145 3,29 348 198 1,76 1190 4,57 260 87 2,99
0,5 1167 2,94 397 - - 1280 2,72 470 103 4,56
1,0 1180 2,59 456 176 2,59 1364 3,43 398 111 3,58
1,5 1208 3,50 345 - - 1700 7,27 234 100 2,34
3,0 1223 3,66 334 312 1,08 1625 4,86 334 86 3,88
НСР05 23 0,62 37 0,93
Примечание: КД - коэффициент дискриминации (КД = [Са^г клубни] :
Са^г почва]).
Применение ФГ в возрастающих дозах не привело к накоплению ТМ и в клубнях картофеля, и в зерне ячменя сверх нормативных величин (табл. 9).
Таблица 9
Влияние внесения в почву фосфогипса на содержание тяжелых металлов в клубнях картофеля _различных сортов_
Доза ФГ, т/га
Содержание, мг/кг сырой массы клубня
Cu Zn Cd Pb Ni Cr Mn Co Hg As
2013 г. (сорт Любава)
0 0,72 6,74 0,022 0,17 0,52 0,65 3,14 0,11 <0,01 <0,2
0.5 0,79 9,13 0,022 0,19 0,61 0,57 1,50 0,12
1,0 0,87 8,23 0,027 0,19 0,79 0,58 1,28 0,17
1,5 0,74 7,22 0,028 0,12 0,66 0,45 1,23 0,14
3,0 0,69 9,21 0,028 0,11 0,74 0,56 1,62 0,10
2015 г. сорт Гала'
0 2,88 11,45 0,03 0,22 0,17 1,02 1,83 0,93 <0,01 <0,2
0.5 3,15 10,6 0,015 0,18 0,22 1,56 1,89 1,89
1,0 2,3 9,4 0,025 0,22 0,2 1,55 1,8 0,76
1,5 2,1 6,8 0,035 0,24 0,23 0,85 1,63 0,82
3,0 2,9 9,8 0,035 0,2 0,46 2,15 1,7 0,92
МДУ ТМ* 5,0 10,0 0,03 0,5 Не нормируется 0,2 0,2
Примечание: * - согласно СанПиН 2.3.2.560-96 «Гигиенические требования к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов»; СанПиН 2.3.2.1078-о1 «Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов».
Выявлено, что в последействии ФГ на фоне дозы 3,0 т/га отмечалось большее накопление Ni и Cr в клубнях в сравнении с другими вариантами опыта, однако установленные величины содержания этих элементов значительно ниже ПДК, продукция отвечает санитарно-гигиеническим нормам. В 1-й год после внесения ФГ отмечено достоверное снижение содержания Mn, более чем в 2 раза, в клубнях, вероятно за счет антагонизма между ионами Са2+ и Mn2+.
Заключение. Установлена агрономически высокая эффективность, экологическая безопасность применения фосфогипса в качестве кальций-серно-фосфорного удобрения для сельскохозяйственного производства, способствующего улучшению агрохимических свойств дерново-подзолистой почвы и повышению продуктивности культур звена севооборота с картофелем на
19-24%. Внесение ФГ в дозах 0,5-3,0 т/га обеспечило получение продукции, отвечающей санитарно-гигиеническим нормам, не выявлено сверхнормативного накопления тяжелых металлов в клубнях картофеля и зерне ячменя.
Библиографический список
1. Федотова, Л. С. Динамика концентрации питательных веществ в лизиметрических водах и их потерь из корнеобитаемого слоя почвы под картофелем // Лизиметрические исследования в России : сб. науч. тр. - М. : НИИСХ ЦРНЗ. - 2014. - С. 269-282.
2. Шильников, И. А. Известкование как фактор урожайности и почвенного плодородия : монография / И. А. Шильников, В. Г. Сычёв, Н. И. Аканова, Л. С. Федотова. - М., 2008. - 331 с.
3. Миккельсен, Р. Сера в почвах и серосодержащие удобрения / Р. Миккельсен, Р. Нортон // Питание растений. - 2014. - №3. - С. 6-9.
4. Аканова, Н. И. Фосфогипс нейтрализованный - перспективное агрохимическое средство интенсификации земледелия // Плодородие. - 2013. - №1. - С. 2-7.
5. Аканова, Н. И. Агроэкологическая эффективность нейтрализованного фосфогипса, как химического мелиоранта и фосфорсодержащего минерального удобрений в условиях богарного земледелия Краснодарского края / Н. И. Аканова, А. Х. Шеуджен, М. М. Визирская, А. А. Андреев // Международный сельскохозяйственный журнал. - 2018. - №2(362). - С. 32-38.
6. Белюченко, И. С. Экологические особенности фосфогипса и целесообразность его использования в сельском хозяйстве / И. С. Белюченко, Е. П. Добрыднев // Проблемы рекультивации отходов быта, промышленного и сельскохозяйственного производства : сб. науч. тр. - Краснодар, 2010. - С. 13-22.
7. Хоботьев, В. Г. Некоторые материалы и характеристика уровских биогеохимических провинций // Труды биогеохимической лаборатории АН СССР. - 1960. - Т. XI. - С. 31-48.
8. Ковальский, В. В. К биогеохимии стронция / В. В. Ковальский, Е. Ф. Засорина // Агрохимия. - 1965. - №4. -С. 78-88.
References
1. Fedotova, L. S. (2014). Dinamika koncentratsii pitatelinykh veshchestv v lizimetricheskikh vodah i ih poter iz korneobitaemogo sloia pochvy pod kartofelem [The Dynamics of the concentration of nutrients in lysimetric waters and their losses from the root zone of the soil under the potatoes]. Linemetrics studies in Russia '14: sbornik nauchnykh
trudov - collection of proceedings. (pp. 269-282). Moskva: Research Institute of agriculture of the Central regions of the non-Chernozem zone [in Russian].
2. Shil'nikov, A. I., Sychev, V. G., Akanova, N. I., & Fedotova, L. S. (2008). Izvestkovaniye kak faktor urozhainosti i pochvennogo plodorodiya [Liming as a factor for productivity and soil fertility]. Moskva [in Russian].
3. Mikkelsen, R., & Norton, R. (2014). Sera v pochvakh i serosoderzhashchiie udobreniia [Sulfur in soils and sulfur-containing fertilizers]. Pitanije rastenii - Plant nutrition, 3, 6-9 [in Russian].
4. Akanova, N. I. (2013). Fosfogips neitralizovannyi - perspektivnoie agrokhimicheskoie sredstvo intensifikatsii zemledeliia [Phosphogypsum neutralized - promising agrochemical means of intensification of agriculture]. Plodorodie - Plodorodie, 1, 2-7 [in Russian].
5. Akanova, N. I., Sheudzhen, A. H., Vizirskaya, M. M., & Andreev, A. A. (2018). Agroekologicheskaja effektivnost neitralizovannogo fosfogipsa, kak himicheskogo melioranta i fosforsoderzhashchego mineralinogo udobrenija v uslovijakh bogarnogo zemledelija Krasnodarskogo kraja [Agrarian and ecological efficiency of neutralized phosphogypsum as chemical meliorate and phosphorus-containing mineral fertilizers in the conditions of organic farming of Krasnodar region]. Mezhdunarodnyi seliskohoziajstvennyi zhurnal - International Agricultural Journal, 2(362),
32-38 [in Russian].
6. Belyuchenko, I. S., & Dobrydnev, E. P. (2010). Ekologicheskiye osobennosti fosfogipsa i tselesoobraznost ego ispolizovaniya v seliskom hoziaistve [Ecological characteristics of phosphogypsum and the feasibility of its use in agriculture]. Processing of household waste, industrial and agricultural production '10: sbornik nauchnykh trudov -collection of proceedings. (pp. 13-22). Krasnodar [in Russian].
7. Khobot'ev, V. G. (1960). Nekotoryie materialy i harakteristika urovskikh biogeohimicheskikh provincii [Some materials and feature urowsky biogeochemical Provinces]. Trudy biogeohimicheskoi laboratorii AN SSSR -Proceedings of the biogeochemical laboratory of the USSR Academy of Sciences, XI, 31 -48 [in Russian].
8. Kovalsky, V. V., & Zasorina E. F. (1965). K biogeohimij strontsija [To biogeochemistry of strontium]. Agrohimija -Agrochemistry, 4, 78-88 [in Russian].
