CC BY
80
ш
НАУЧНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ И УПРАВЛ ЕНИЕ АГРОПРОМЫШЛЕННЫМ КОМПЛЕКСОМ
УДК 631:631.9:631.95 DOI: 10.24411/2587-6740-2018-13037
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ФОСФОГИПСА В СЕВООБОРОТЕ С КАРТОФЕЛЕМ
К.С. Косодуров1, Л.С. Федотова2, Н.И. Аканова3, Е.В. Князева2, Н.А. Тимошина2
1ОП АО «Апатит» в городе Москве, г. Москва, Россия
2ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт картофельного хозяйства имени А.Г. Лорха», п. Красково, Московская область, Россия
3ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии имени Д.Н. Прянишникова», г. Москва, Россия
Рассмотрена возможность использования многотоннажного отхода химической промышленности — фосфогипса в качестве комплексного минерального удобрения. Результаты полевого опыта доказали целесообразность использования фосфогипса в ресурсосберегающих технологиях сельскохозяйственного производства. Приведены результаты трехлетнего полевого опыта по агроэкологической эффективности применения фосфогипса АО «Апатит» по ТУ 113-08-418-94 в севообороте с картофелем. 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. Не установлено подкисляющего действия фосфогипса на слабокислую дерново-подзолистую почву. При ежегодном применении минеральных NPK-удобрений за 3 года исследований выявлено снижение запасов подвижной серы в пахотном слое почв соответственно по годам (кг/га): на 12,9, 5,7 и 7,2 или в среднем за 1 год на 8,6. При внесении фосфогипса в среднем за 3 года в почву поступило (кгБ/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. Выявлена высокая эффективность фосфогипса на продуктивность: урожай зерна ячменя достоверно увеличивался с возрастанием дозы фосфогипса и составил 20,0 ц/га на контроле и 28,0 ц/га на фоне дозы 3,0 т/га. В сумме за 3 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.
Ключевые слова: фосфогипс, картофель, качество клубней, тяжелые металлы, стронций, кальций, сера, яровой ячмень, качество зерна, плодородие.
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, K2O - 10, CaO - 3,8, MgO — 1,6 и серы — до 0,5 [1]. Для получения высокого урожая клубней картофеля необходимо обеспечение в почве следующих параметров: содержание гумуса — 2,5-3,0%, подвижного фосфора (по Кирсанову) — 250300 мгР205/кг почвы, обменного калия (по Кирсанову) — 180-250 мгК20/кг почвы, обменного магния — не менее 250 мгМдО/кг, рНКС| — 5,46,0, 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,
18 -
INTERNATIONAL AGRICULTURAL JOURNAL № 3 (363
серосодержащих удобрений способствует повышению урожайности картофеля и улучшению качества клубней, в том числе увеличению товарности, содержания сухих веществ, крахмала, витамина С, а также кулинарных характеристик [3, 4].
В Нечерноземной зоне на кислых почвах для улучшения кальциевого режима и оптимизации реакции среды в основном применяют известковые материалы. Фосфогипс эффективно используют на почвах с высоким содержанием натрия для снижения клейкости и предотвращения создания водонепроницаемой корки [5, 6]. В составе фосфогипса присутствует кальций, который вытесняет натрий из грунта и способствует нормализации водопроницаемости. Фосфогипс (ФГ) — 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 известьсодержащими материалами [7]. Основную массу образующегося в настоящее время фосфогипса сейчас сбрасывают в отвалы. В этой связи уже давно возникла и продолжает усугубляться необходимость использования этого отхода в народном хозяйстве [8].
Целью настоящей работы было исследование действия ФГ по ТУ113-08-418-94 Череповецкого комплекса АО «Апатит» (табл. 1) на плодородие почвы, продуктивность картофеля и ячменя и качество их продукции. Оценка химического состава ФГ показывает, что он содержит не менее 21% Са, 17% S и до 1% общего фосфора (Р205) и может характеризоваться как кальций-серно-фосфорное удобрение. Основное его вещество (CaSO4 • 2Н2О) составляет не менее 80%. Определение удельной активности ФГ показало, что содержание техногенных радионуклидов не превышает допустимых значений (Бк/кг): 137С$ < 3,7, 9(^г < 28,3 Бк/кг. Эколого-токсикологическая оценка состава ФГ показала, что в его составе содержатся тяжелые металлы (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, № — 2,1±0,2, Сг — 1,6±0,4, С<^ — 0,70±0,05, Нд — 0,04±0,02, что многократно ниже ПДК, содержание А$ 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 научно-экспериментального полигона ФГБНУ «ВНИИ картофельного хозяйства» Люберецкого района
Таблица 1
Химический состав фосфогипса по ТУ 113-08-418-94
Наименование показателя Содержание
Массовая доля основного вещества (Са304 • Н20), в пересчете на сухой дигидрат, % В том числе: содержание Са (не менее) содержание Б (не менее) 96 21 17
Массовая доля водорастворимых фтористых соединений, в пересчёте на фтор (не более), % 0,4
Массовая доля фосфатов, в пересчете на Р2О5 (не более), % 1,0
Массовая доля примесей токсичных элементов, мг/кг* В том числе: свинца (РЬ) кадмия (Сс1) мышьяка (Д5) ртути (РЬ) 5,04 0,032 2,34 0,05
Д1 Ва V Ре К Со ме
Массовая доля примесей элементов, млн-1 973 309 2,2 533 945 1,0 1338 458
Мп Си № N1 Бг Т1 Сг гп
14,5 34,1 1698 3,8 15512 46,3 1,2 10,7
*На основании анализов химического состава фосфогипса был произведен расчет поступления тяжелых металлов (мг/кг) с максимальной дозой мелиоранта (15 т/га в год): Ы — 0,00016, РЬ — 0,0252, Лв — 0,0117, Нд — 0,00025.
Московской области (табл. 2). ФГ вносили в возрастающих дозах — 0,5, 1,0, 1,5 и 3,0 т/га, минеральные удобрения применяли под весеннюю культивацию почвы в дозах М90Р90К90. Повторность опыта 3- кратная, площадь делянок 60 м2, схема посадки клубней 75х30 см, воз-делывались сорта картофеля Любава и Гала.
В исследовании использовали широко апробированные и гостированные методы: в почве — рНКС|, содержание гумуса (по Тюрину), подвижного фосфора и обменного калия (по Кирсанову), гидролитическую кислотность (по Каппену), сумму обменных оснований (по методу Каппена-Гильковица), содержание обменных Са и Мд (вытяжка ИаС1), подвижной серы (вытяжка КС1), тяжелых металлов (в аце-татно-аммонийном буферном растворе с рН 4,8); в растениях — содержание крахмала и сухих веществ (весовой метод), витамина С (метод Мурри), нитратов (ион-селективный метод), комплекс кулинарных качеств картофеля
оценивался по 9-бальной шкале, включая потемнение сырой мякоти, потемнение мякоти после варки и вкус вареного картофеля [9], оценку пораженности клубней грибными болезнями проводили по 5-бальной шкале [10].
В первый год опыта (2013 г.) засуха сменялась переувлажнением, в целом гидротермический коэффициент Селянинова (ГТК) составил 1,64, что характеризует вегетационный период относительно благоприятным для картофеля. Во второй год исследований (2014 г.) средняя температура воздуха за период вегетации составила 18,40С, что на 1,9оС выше климатической нормы, осадков выпало 206 мм или 79% от нормы, ГТК составил 0,93. В третий год (2015 г.) средняя температура воздуха за май-август составила 17,10С, осадков выпало 302 мм, что в 1,16 раза выше нормы, ГТК составил 1,67.
В условиях применения ФГ не отмечено статистически достоверного изменения рНКС| почвы, однако при внесении ФГ в дозах 0,5 и
1,0 т/га на фоне минеральных удобрений на третий год последействия наблюдалось повышение гидролитической кислотности на 0,480,52 мг-экв/100 г почвы и снижение суммы обменных оснований на 0,50-0,52 мг-экв/100 г почвы (табл. 3). Однако на фоне доз ФГ 1,53,0 т/га величина гидролитической кислотности и суммы обменных оснований практически не изменялась.
Таким образом, не выявлено подкисляющего действия ФГ при его внесении в слабокислую дерново-подзолистую почву. Применение ФГ обеспечило повышение содержания питательных элементов в почве: максимальный прирост содержания подвижного фосфора на 72 и 40 мг/кг был в вариантах с внесением ФГ в дозах 1,5 и 3,0 т/га (табл. 3).
С фосфогипсом в дозе 3 т/га в почву было внесено до 30 кгР^га, однако положительный эффект от мелиоранта может быть обусловлен также наличием в его составе кальция, серы и большого ряда микроэлементов. На третий год последействия ФГ отмечено повышение содержания обменного калия в пахотном слое почвы на 25-28 мг/кг (табл. 4).
На фоне внесения только минеральных удобрений в первый год проведения опыта содержание подвижной серы в почве снизилось на 4,3 мг/кг или на 36%, ко второму году — на 6,2 мг/кг или на 51%, а на третий год исследований — на 8,6 мг/кг или на 71% (табл. 4). Расчеты показали, что в условиях применения минеральных ИРК-удобрений за 3 года исследований наблюдалось снижение запасов подвижной серы в пахотном слое почв соответственно на 12,9, 5,7 и 7,2 кг/га или в среднем за 3 года 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 к^/га, с дозой 1,0 т/га — +57,6 к^/га, с дозой 1,5 т/га ФГ — +79,8 к^/га и с 3,0 т/га ФГ — +105,6 к^/га в год, что обусловило к третьему году исследований повышение содержания серы в почве, соответственно внесенным дозам ФГ — на 9,7, 17,5, 26,5 и 32,9 мгё/кг по сравнению с исходным уровнем.
Таблица 2
Агрохимическая характеристика почвы опытного участка
Год рНКС1 Нг Сумма обменных оснований, Б Содержание Степень насыщенности основаниями, V
I N-N0^ N-N4 4 Р О 2 5 К2О гумуса
по Кирсанову
мг-экв/100 г мг/кг почвы %
2013 4,71 3,27 3,11 24,5 315 97 48,7 1,91
Таблица 3
Влияние фосфогипса на агрохимические свойства почв
Доза ФГ, т/га рНШ Нг Сумма обменных оснований, 5 Степень насыщенности основаниями, V,%
мг-экв/100 г почвы
2013 г. 2015 г. 2013 г. 2015 г. 2013 г. 2015 г. 2013 г. 2015 г.
0 4,69 4,63 3,97 3,73 3,05 2,90 43 44
0,5 4,73 4,51 3,91 4,43 3,07 2,57 44 37
1,0 4,67 4,47 4,08 4,56 3,22 2,70 44 37
1,5 4,73 4,58 3,97 4,13 3,15 2,80 44 40
3,0 4,72 4,48 3,91 4,17 3,07 2,95 44 41
НСР05 0,25 0,28 0,43 5,0
Примечание: фон ^МР90К — под картофель, ^0Р90К90 — под яровой ячмень
ш
SCIENTIFIC SUPPORT AND MANAGEMENT OF AGRARIAN AND INDUSTRIAL COMPLEX
Содержание обменных оснований до внесения ФГ определялось на уровне 461-522 мгСаО/кг почвы и 130-151 мгМдО/кг почвы (табл. 5). Экстенсивное использование почвы в контрольном варианте обусловило снижение запасов обменного кальция в почве: в первый год — на 171 кг/га, во второй — на 164, в третий — на 109 кг/га или в среднем за 3 года — на 148 кг/га ежегодно. 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. В последействии ФГ отмечено существенное повышение содержания обменного кальция соответственно внесенным дозам — на 104, 180, 242 и 349 мг/кг почвы.
Снижение содержания обменного магния отмечено только в трех вариантах: контроль и на фоне доз ФГ 0,5 и 1,0 т/га, соответственно на 36 и 48 мг/кг почвы. Уменьшение запасов обменного магния в пахотном слое почвы на контроле по годам составило: в первый год — на 45 кг/га, во второй — на 39 и в третий — на 24 кг/га, или в среднем ежегодно потери составили 36 кг/га.
Предполагаемая опасность применения ФГ связана с содержанием в его составе стронция, избыточное содержание которого в почвах, водах и продуктах питания вызывает «уровскую болезнь» — поражение костной ткани, печени и мозга, деформацию суставов, задержку роста и некоторые другие изменения. Основным критерием при оценке негативного влияния стронция на здоровье человека является соотношение Са^г. Согласно работам В.В. Ковальского и Е.Ф. Засориной (1965), ориентировочное пороговое значение соотношения Са^г должно быть не ниже 140 в пищевом рационе [11, 12].
Как показали результаты исследований, содержание Sr в почве в вариантах с внесением ФГ было в 1,4-1,7 раза выше в сравнении с контролем, соотношение Са^г 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 (табл. 6). На второй 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 третий год опыта соотношение Са^г в почве составило 87 на контроле и 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 ИРК-удобрений и сочетанием ЫРК с дозой ФГ 3,0 т/га.
Анализ динамики валового содержания и подвижных форм ТМ в почве показал, что внесение ФГ перед посадкой картофеля не привело к превышению ПДК валовых форм ТМ. В последействии ФГ на второй и третий годы опыта наблюдалась тенденция снижения валового содержания меди, цинка свинца и марганца. При внесении ИРК-удобрений валовое содержание РЬ в почве было 7,72 мг/кг, на фоне дозы ФГ 3 т/га — 1,50 мг/кг (табл. 7).
Таблица 4
Влияние фосфогипса на содержание в почве биогенных элементов и стронция
Доза ФГ, т/га Содержание в почве, мг/кг почвы
подвижный фосфор (Р2О5) обменный калий (К2О) подвижная сера (S) стронций (Sr)
2013 г. 201Б г. 2013 г. 201Б г. 2013 г. 201Б г. 2013 г. 201Б г.
Q 308 334 97 124 12,1 3,5 1,46 3,60
Q,5 324 354 107 124 13,1 22,8 - 4,15
1,0 321 358 98 123 14,1 31,6 2,58 4,45
1,5 307 379 93 118 10,6 37,1 - 5,54
3,0 317 357 91 119 13,7 46,6 2,12 7,72
НСР05 19 20 9,3 1,70
Таблица 5
Динамика содержания обменных оснований в почве при внесении в почву фосфогипса
Доза ФГ, т/га Содержание в почве, мг/кг почвы
весна 2013 г. СаО весна 2013 г. MgO весна 2013 г. Са0:Mg0
осень осень осень
2013 г. 2014 г. 201Б г. 2013 г. 2014 г. 201Б г. 2013 г. 2014 г. 201Б г.
0 461 404 349 313 131 116 103 95 3,51 3,48 3,36 3,30
0,5 511 584 446 417 151 124 116 103 3,38 4,71 3,84 4,05
1,0 465 636 520 493 139 129 114 102 3,35 4,93 4,56 4,83
1,5 522 707 575 555 137 125 115 107 3,81 5,66 5,00 5,19
3,0 511 925 746 662 130 130 114 103 3,93 7,12 6,54 6,43
НСР05 65 38
Таблица 6
Изменение содержания кальция и стронция в почве и клубнях картофеля при внесении в возрастающих дозах фосфогипса
Доза ФГ, т/га 2013 г. 201Б г.
содержание, мг/кг Ca:Sr КД* содержание, мг/кг Ca:Sr КД
Ca Sr клубни почва Ca 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
*КД — коэффициент дискриминации (КД = [Ca/Sr клубни]: [Ca/Sr почва]).
20 -
INTERNATIONAL AGRICULTURAL JOURNAL № 3 (363) / 2018 www.mshj.ru
Таблица 7
Динамика содержания тяжелых металлов в почве при внесении различных доз фосфогипса
Содержание тяжелых металлов, мг/кг почвы
Доза ФГ, т/га Срок отбора Си Zn РЬ СЬ N1 Мп н§ А; Сг Со
вало- подвижных форм вало- подвижных форм вало- подвижных форм вало- под-виж- вало- подвижных форм вало- подвижных форм валовое подвижных
вое вое вое вое ных. форм вое вое форм
весна 2013 г. 14,8 2,0 56,9 9,65 8,33 0,38 0,38 0,09 5,90 3,8 161,2 8,77 0,09 1,70 1,75 0,85
0 осень 2013 г. 14,3 1,72 54,6 11,84 5,38 0,38 0,28 0,1 4,94 3,57 122,0 14,13 0,08 1,50 2,9 0,96
осень 2014 г. 21,9 1,1 32,1 12,8 9,16 0,7 0,35 0,05 9,30 1,7 220,9 13,9 0,04 1,35 1,58 0,39
осень 2015 г. 18,2 0,28 47,0 1,21 6,27 0,62 0,37 0,1 10,30 0,3 222,0 30,6 0,06 1,78 1,55 0,41
весна 2013 г. 16,2 1,58 64, 10,8 8,39 0,39 0,32 0,09 6,40 3,68 161,4 8,97 0,10 1,78 2,2 0,85
1,0 осень 2013 г. 15,5 1,83 63,5 12,36 5,82 0,54 0,37 0,11 5,42 3,38 148,0 11,7 0,11 2,05 3,65 0,99
осень 2014 г. 19,8 1,51 29,3 11,9 6,32 0,42 0,23 0,1 9,40 2,5 228,2 0,2 0,06 1,50 2,05 0,53
осень 2015 г. 20,1 0,3 47,2 1,0 4,75 0,46 0,25 0,19 11,5 0,53 205,0 29,7 0,09 1,78 1,9 0,5
весна 2013 г. 15,8 1,5 59,2 10,4 7,58 0,36 0,28 0,13 6,63 3,4 175,3 6,65 0,09 1,60 3,05 1,11
3,0 осень 2013 г. 16,5 1,55 61,9 8,76 6,95 0,62 0,42 0,08 5,60 3,0 180,0 7,9 0,09 2,05 4,0 1,03
осень 2014 г. 15,2 1,15 17,0 7,2 1,44 0,38 0,42 0,16 6,29 2,71 184,5 5,0 0,05 1,50 2,15 0,62
осень 2015 г. 15,9 0,4 40,0 0,77 1,55 0,44 0,42 0,13 10,4 0,74 171,0 26,2 0,09 2,0 1,98 0,64
ПДК 33,0 3,0 550 23,0 32 6,0 0,5 0,5 20,0 4,0 1500 60-100 2,1 2,0 6,0 5,0
Валовое содержание Zn в этих же вариантах составило соответственно 39,6 и 28,5 мг/кг. Снижение валового содержания отмечено и для других элементов, что может быть обусловлено действием ФГ как мелиоранта с высоким содержанием кальция.
Содержание подвижных форм ТМ в почве по вариантам опыта с внесением ФГ в дозах 0,5, 1,0 и 3,0 т/га показало, что их концентрация была многократно ниже ПДК (мг/кг): Си — 0,28-0,40 почвы (ниже ПДК в 7,5-10,7 раза); Zn — 0,77-1,21 (ниже ПДК в 19-30 раз); Cd — 0,10-0,19 (ниже ПДК в 2,6-5,0 раза); РЬ — 0,440,62 (ниже ПДК в 9,7-13,6 раза); № — 0,30-0,74 (ниже ПДК в 5,4-13,3 раза); Сг — 1,55-1,98 (ниже ПДК в 3,0-3,9 раза); Мп — 26,2-30,6 (ниже ПДК в 2,6-3,1 раза); Со — 0,41-0,64 (ниже ПДК в 7,8-12,2 раза).
Выявлена высокая эффективность действия ФГ на урожайность картофеля (рис. 1). В первый год опыта (2013 г.) внесение ФГ в почву обеспечило увеличение урожайности на 34%. Наибольший урожай клубней картофеля и высокое их качество были получены в варианте с внесением 1,5 т/га ФГ и составил 34,5 т/га, прибавка урожая — 8,8 т/га или 34%. Урожай зерна ячменя в 2014 г. достоверно увеличивался с возрастанием дозы ФГ и составил 19,7 ц/га на контроле и 27,5 ц/га на фоне дозы 3,0 т/га (рис. 2), 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.
Во второй год возделывания картофеля (2015 г.) наибольшая прибавка урожая клубней 5,7 т/га или 20% получена в варианте с внесением 1,0 т/га ФГ. При этом качество клубней в сравнении с контролем не изменилось. В среднем за 2 года исследований 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 при внесении ФГ в дозе 1,5 т/га (табл. 8).
Немаловажным фактом является и влияние ФГ на кулинарные качества клубней. В среднем за 2 года наилучшими кулинарными свойствами характеризовались клубни при внесении ФГ в дозах 1,0 и 1,5 т/га (баллы): хороший вкус (8), средняя развариваемость (5), отсутствие потемнения вареной (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 (табл. 8).
В сумме за 3 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 ИРК-удобрения (рис. 3).
Анализ клубней в урожае выявил положительное влияние ФГ на устойчивость картофеля к грибным болезням — фитофторозу,
330 325
0,5 1 1,5
доза ФГ, т/га
2013 2015
50
0
0
3
Рис. 1. Динамика урожайности картофеля, ц/га
Рис. 2. Динамика продуктивности Рис. 3. Эффективность возрастающих доз ФГ
сельскохозяйственных культур в условиях в звене севооборота картофель-ячмень-
внесения фосфогипса, ц зерн. ед./га картофель, ц зерн. ед./га
SCIENTIFIC SUPPORT AND MANAGEMENT OF AGRARIAN AND INDUSTRIAL COMPLEX
парше обыкновенной и ризоктониозу (табл. 9), что можно объяснить хорошей обеспеченностью растений кальцием и серой. 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 0,7-2,1, 0,5-1,5 и 0-1,7% соответственно.
Для оценки качества картофеля был проведен расчет коэффициента дискриминации (КД = [Ca/Sr клубни] : [Ca/Sr почва]). Установлено, что независимо от сорта картофеля (Люба-ва в 2013 г. и 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 Sr 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.
Применение фосфогипса в возрастающих дозах не привело к накоплению ТМ и в клубнях картофеля, и в зерне ячменя сверх нормативных величин (табл. 10). Выявлено, что в последействии ФГ на фоне дозы 3,0 т/га отмечалось большее накопление № и Сг в клубнях в сравнении с другими вариантами опыта, однако установленные величины содержания этих элементов значительно ниже ПДК, продукция отвечает санитарно-гигиеническим нормам.
Таблица 8
Оценка качества клубней картофеля (в среднем за 2 года)
Доза ФГ, т/га Показатели качества клубней картофеля
содержание вкус вареного картофеля потемнение сырой мякоти (через 24 час) суммарная кулинарная оценка
крахмал,% витамин C, мг%
баллы
0 16,3 22,3 7,3 5,5 25,8
0,5 16,5 22,3 8,0 5,0 24,0
1,0 16,2 22,0 8,0 5,7 27,2
1,5 16,3 22,0 8,0 6,0 28,0
3,0 16,1 21,1 8,0 5,6 26,2
НСР05 0,4 1,4 0,6 0,8 1,4
В первый год проведения опыта после внесения ФГ отмечено достоверное снижение в клубнях содержания Мп, более чем в 2 раза, что, вероятно, связано с антагонизмом между ионами Са2+ и Мп2+ [13].
Таким образом, установлена агрономически высокая эффективность и экологическая безопасность применения фосфогипса в качестве кальций-серно-фосфорного удобрения для сельскохозяйственного производства, способствующего повышению плодородия дерново-подзолистых почв и 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, сверхнормативного накопления тяжелых металлов в клубнях картофеля и зерне ячменя не выявлено.
Литература
1. Федотова Л.С., Зеленов Н.А. Удобрение как фактор высокой продуктивности и качества картофеля. М.: С_Принт, 2007. 172 с.
2. Шильников И.А., Сычев В.Г., Аканова Н.И., Федотова Л.С. Известкование как фактор урожайности и почвенного плодородия: монография, 2008. 331 с.
3. Смирнов Ю.А. Повышение урожаев и качества сельскохозяйственной продукции при использовании серных удобрений. Москва: ВНИИТЭИСХ, 1985. 61 с.
4. Бусыгин В.Н. Влияние новых форм калийных удобрений в гранулированном и крупнокристаллическом виде на урожай и качество картофеля: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук. М., 1986. 22 с.
Таблица 9
Влияние фосфогипса на заболеваемость клубней картофеля
Доза ФГ, т/га Распространенность болезней,%
фитофтороз парша обыкновенная ризоктониоз
2013 г. 201Б г. среднее 2013 г. 201Б г. среднее 2013 г. 201Б г. среднее
0 1,9 5,2 3,6 3,8 2,1 2,9 1,5 5,9 3,7
0,5 1,2 3,1 2,1 1,2 0,7 0,9 0 3,3 1,7
1,0 0 2,7 1,3 1,0 0 0,5 0 0,3 0,2
1,5 0 1,3 0,7 2,3 0,6 1,5 0 0 0
3,0 0,9 0,5 0,7 1,2 1,5 1,3 0 0 0
НСР05 0,8 1,1 0,9 1,3 0,7 1,0 0,7 1,3 1,0
Таблица 10
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
0.5 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 <0,01 <0,2
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
0.5 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 <0,01 <0,2
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
МДУТМ* 5,0 10,0 0,03 0,5 Не нормируется 0,2 0,2
*Согласно СанПиН2.3.2.560-96; СанПиН2.3.2.1078-01. INTERNATIONAL AGRICULTURAL JOURNAL № 3 (363) / 2018
www.mshj.ru
5. Аристархов А.Н. Агрохимия серы. М., 2007. 272 с.
6. Суковатов В.А. Длительность действия мелиорации солонцового комплекса каштановых почв: автореф. дис. ... канд. с-х наук / ДонГАУ, п. Персианов-ский, 2009. 24 с.
7. Аканова Н.И. Фосфогипс нейтрализованный — перспективное агрохимическое средство интенсификации земледелия // Плодородие. 2013. № 1. С. 2-7.
8. Коробанова Т.Н. Российский и зарубежный опыт утилизации фосфогипса // Наука вчера, сегодня, завтра: сборник статей по материалам XL междуна-
родной научно-практической конференции № 11(33). Новосибирск: СибАК, 2016. С. 63-71.
9. Пшеченков К.А., Давыденкова О.Н., Седова В.И., Мальцев С.В. и др. Методические указания по оценке сортов картофеля на пригодность к переработке и хранению. Изд. 2-е, перераб. и доп. М: ВНИИКХ, 2008. 39 с.
10. Воловик А.С., Глез В.М., Зейрук В.Н. и др. Методика исследований по защите картофеля от болезней, вредителей, сорняков и иммунитету. М: ВНИИКХ, 1995. 114 с.
11. Ковальский В.В., Засорина Е.Ф. К биогеохимии стронция // Агрохимия. 1965. № 4. С. 78-88.
12. Хоботьев В.Г. Некоторые материалы и характеристика уровских биогеохимических провинций // Труды биогеохимической лаборатории АН СССР. 1960. Т. XI. С. 31-48.
13. Федотова Л.С. Динамика концентрации питательных веществ в лизиметрических водах и их потерь из корнеобитаемого слоя почвы под картофелем // Лизиметрические исследования в России. М.: НИИСХ ЦРНЗ, 2004. С. 269-282.
Об авторах:
Косодуров Кирилл Сергеевич, начальник агрономической службы, ОРСЮ: http://orcid.org/0000-0003-4373-7419, kosodurov@mail.ru Федотова Людмила Сергеевна, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующая отделом агрохимии и биохимии, ОРСЮ: http://orcid.org/0000-0001-5358-4992, fedotova@vniikh.com
Аканова Наталья Ивановна, доктор биологических наук, профессор, главный научный сотрудник лаборатории агрохимии органических и известковых удобрений, ОРСЮ: http://orcid.org/0000-0003-3153-6740, n_akanova@mail.ru
Князева Елена Валерьевна, младший научный сотрудник отдела агрохимии и биохимии, ОРСЮ: http://orcid.org/0000-0001-7336-222X, elenak-73@rambler.ru Тимошина Наталья Александровна, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник отдела агрохимии и биохимии, ОРСЮ: http://orcid.org/0000-0002-5204-7922, timnatali@rambler.ru
EFFICIENCY OF PHOSPHOGYPSUM APPLICATION IN ROTATION WITH POTATOES
K.S. Kosodurov1, L.S. Fedotova2, N.I. Akanova3, E.V. Knyazeva2, N.A. Timoshina2
JSC "Apatit" in Moscow, Moscow, Russia
2All-Russian scientific research institute of potato farm named after A.G. Lorkha, Kraskovo, Moscow region, Russia 3All-Russian research institute of agrochemistry name D.N. Pryanishnikova, Moscow, Russia
The possibility of using phosphogypsum (PG) — a multi tonnage byproduct of the chemical Industry — as a complex mineral fertilizer Is considered. The results of a field experiment proved the feasibility of using PG in resource-saving technologies of agricultural production. The results of agro ecological efficiency of phosphogypsum (JSC "Apatit" TY 113-08-418-94) application in three years field experiment in crop rotation with potatoes are presented. Crop production positive and ecologically safe PG impact on physical and chemical properties of soddy-podzolic sandy loam soil as well as potato and spring barley yield and quality impacts were demonstrated. No acidifying effect of phosphogypsum on moderately low pH sod-podzolic soil has been established. With the annual application of mineral NPK fertilizers for three years of research, a decrease in the reserves of mobile sulfur in the arable soil layer occured, by years respectively (kg/ha): 12.9, 5.7 and 7.2 or an average of 8.6 per year. By using phosphogypsum for 3 years the soil had received (kg of S/ha/year): with the dose of 0.5 t/ha +35.1; with a dose of 1.0 t/ha +57.6; with the dose of 1.5 t/ha +79.8; and with the dose of 3.0 t/ha +105.6. This had increased soil sulfur content (mgS/kg) respectively to PG doses — 9.7; 17.5; 26.5; and 32.9 in comparison with the initial level. One time PG application in sod-podzolic soil increased available phosphorus content at 72 and 40 mg/kg at doses of 1.5 and 3.0 t/ha. Phosphogypsum possible toxicity evaluation showed that the ratio of Ca/Sr in the soil is at a safe level: 97 for control variant vs. 0.5; 1.0; and 1.5 t/ha — 104-117. Considerable PG yield efficiency was discovered: barley grain yield was statistically increasing in line with phosphogypsum application rate up to 2.0 t/ha for control and 2.8 t/ha for PG rate of 3.0 t/ha. During three years of research phosphogypsum application increased the productivity of potato-barley-potato crop rotation by 19-24% or 3.0-3.8 grain unit tones/ha in comparison with the variant where only NPK fertilizers were applied.
Keywords: phosphogypsum, potatoes, tuber quality, heavy metals, strontium, calcium, sulfur, barley, grain quality, fertility.
References
1. Fedotova L.S, Zelenov N.A. Fertilizer as a factor of high productivity and quality of potatoes. Moscow: S_Print, 2007. 172 p.
2. ShilnikovI.A., Sychev V.G., Akanova N.I., Fedotova L.S. Liming as a factor of productivity and soil fertility: monograph. 2008. 331 p.
3. SmirnovYu.A. Increase yields and the quality of agricultural products when using sulfur fertilizers. Moscow: VNIITJEISH, 1985. 61 p.
4. Busygin V.N. Impact of new forms of potash fertilizer in granular and krupnokristallicheskom on yield and quality of potatoes. Extended abstract of candidate's thesis. Moscow, 1986. 22 p.
5. AristarkhovA.N. Sulphur chemistry. Moscow, 2007. 272 p.
6. Sukovatov V.A. The duration of soloncovogo reclamation complex chestnut soils. Extended abstract of candidate's thesis. DonGAU, p. Persianovskij, 2009. 24 p.
7. AkanovaN.I. Phosphogypsum neutralized-promis-ing means of intensification of agriculture agrochemical. Plodorodie = Fertility. 2013. No. 1. Pp. 2-7.
8. Korobanova T.N. The so-called russian and foreign experience of utilization of phosphogypsum. Science yesterday, today, tomorrow: a collection of articles on the materials of the XL international scientific and practical conference No. 11 (33). Novosibirsk: SibAK, 2016. Pp. 63-71.
9. Pshechenkov K.A., Davydenkova O.N, Sedova V.I. Maltsev SV, etc. Guidelines on the assessment of potato varieties for suitability for processing and storage. 2, revised. and extras. Moscow: VNIIKH, 2008. 39 p.
10. Volovik A.S, Glez V.M., Zejruk V.N, etc. Research methodology to protect potatoes from diseases, pests, weeds and immunity. Moscow: VNIIKH, 1995. 114 p.
11. Kovalskij VVV, Zasorina E.F. The biogeochemis-try of strontium. Agrohimiya Chemistry. 1965. No. 4. Pp. 78-88.
12. HobotevV.G. Some of the materials and the characteristic urovskih biogeochemical provinces. Trudy bio-geokhimicheskoj laboratorii AN SSSR = Proceedings of the biogeochemical laboratory of the Academy of sciences of the USSR. 1960.Vol. XI. Pp. 31-48.
13. Fedotova L.S. Nutrient dynamics in lizimet-richeskih waters and their loss of root living layer of soil under potatoes. Lizimetricheskie trials in Russia. Moscow: Agricultural research institute CRNZ, 2004. Pp. 269-282.
About the authors:
Kirill S. Kosodurov, head of the agronomical service, ORCID: http://orcid.org/0000-0003-4373-7419, kosodurov@mail.ru
Lyudmila S. Fedotova, doctor of agricultural sciences, professor, head of the department of agrochemistry and biochemistry, ORCID: http://orcid.org/0000-0001-5358-4992, fedotova@vniikh.com
Natalia I. Akanova, doctor of biological sciences, professor, chief researcher of the laboratory of agrochemistry and organic lime fertilizer, ORCID: http://orcid.org/0000-0003-3153-6740, n_akanova@mail.ru
Elena V. Knyazeva, junior researcher of the department of agrochemistry and biochemistry, ORCID: http://orcid.org/0000-0001-7336-222X, elenak-73@rambler.ru Natalia A. Timoshina, candidate of agricultural sciences, leading researcher of the department of agrochemistry and biochemistry, ORCID: http://orcid.org/0000-0002-5204-7922, timnatali@rambler.ru
n_akanova@mail.ru
