CC BY
11
УДК 631.95(075.8)
ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ КОМПЛЕКСНОГО УДОБРЕНИЯ СУПРОДИТ-М И ООСВ ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР
!А.Н. Ратников, д.с.-х.н., 2Н.К. Сюняев, к.б.н., 3И.С. Прохоров, к.с.-х.н., !О.Ю. Баланова, !Г.И. Попова, к.б.н., !Д.Г. Свириденко, к.б.н., !К.В. Петров,
!С.П. Арышева, к.б.н., !А.А. Суслов, к.с.-х.н. 1 ВНИИ радиологии и агроэкологии, e-mail: ratnikov-51@mail.ru Калужский филиал РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, e-mail: radekkf@rambler.ru 3Информационно-аналитический центр поддержки заповедного дела, e-mail: nauka-iac@mail.ru
Представлены результаты исследований по влиянию нового комплексного удобрения СУПРОДИТ-М с соотношением N:P:K = 1:1,1:1,6, обладающего свойствами сорбента, содержащего гуматы калия и обогащенного Mg, B, Mo, на продуктивность ярового ячменя и овса, качество зерна и содержание ТМ при использовании ОСВ на дерново-подзолистой супесчаной почве. Установлено, что совместное применение СУПРОДИТ-М и ОСВ повышает урожай зерна в 1,5 раза, а овса - в 3,8 раза по сравнению с контролем. Внесение ОСВ в дозе 10 т/га под ячмень позволяет получать зерно ячменя с содержанием ТМ, соответствующим СанПиН-10. Использование ОСВ при возделывании овса гарантирует производство зерна только на фураж. При совместном внесении в почву СУПРОДИТ-М и ОСВ содержание ТМ в зерне ячменя снижается в 1,11,4 раза, а в зерне овса - в 1,4-2,1 раза по сравнению с внесением одних ОСВ.
Ключевые слова: СУПРОДИТ-М, осадки сточных вод, дерново-подзолистая почва, ячмень, овес, продуктивность, тяжелые металлы, качество зерна, эффективность.
INFLUENCE OF COMPLEX FERTILIZER SUPRODIT-M ON YIELD AND QUALITY OF AGRICULTURAL CROPS AT THE APPLICATION OF SEWAGE SLUDGES
1Dr.Sci. A.N. Ratnikov, 2N.K. Sunyaev, 2Ph.D. I.S. Prokhorov, 1O.J. Balanova, lPh.D. G.I. Popova, 1Ph.D. D.G. Sviridenko, 1K.V. Petrov, lPh.D. S.P. Arysheva, Ph.D.AA. Suslov
1 Russian scientific research institute of radiology and agroecology, e-mail: ratnikov-51@mail.ru 2Kaluga branch of Russian Timiryazev State Agrarian University, e-mail: radekkf@rambler.ru 3Informational-analytical Center for Protected Areas Support, e-mail: nauka-iac@mail.ru
The paper presents the dates of studies on the effect of a new complex fertilizer SUPRODIT-M with a ratio of N:P:K = 1:1.1:1.6, having the properties of a sorbent containing humates ofpotassium and enriched with Mg, B, Mo, on the productivity of spring barley and oat, grain quality and content of the heavy metals (HM) when using dehydrated sewage sludge (DSS) on soddy-podzolic sandy soil. It is established that the combined use of SUPRODIT-M and DSS increases the grain yield by 1.5 times, and oats - in 3.8 times in comparison with the control. Making DSS in the dose of 10 t/ha for barley allows you to get a grain of barley with the contents of the HM corresponding to sanitary norms 2010. Using of DSS in the cultivation of oats ensures the production of grain only for forage. In a joint soil SUPRODIT-M and DSS the HM content in barley grain reduced 1.1-1.4 times, and in grain of oats - 1.4-2.1 times in comparison with the introduction of some DSS.
Keywords: SUPRODIT-M, sewage sludge, soddy-podzolic soil, barley, oats, productivity, heavy metals, grain quality, efficiency.
Для повышения урожайности сельскохозяйственных культур, сохранения почвенного плодородия и получения продукции растениеводства, соответствующей санитарно-гигиеническим нормативам, на техногенно загрязненных угодьях на базе ВНИИРАЭ и Калужский НИИСХ разработано новое органоминеральное комплексное удобрение, получившее название СУПРОДИТ-М. Оно содержит две составляющие компоненты: минеральная -
новый высокоселективный синтетический сорбент, полученный на основе трепела Зикеевского месторождения Калужской области; и органическая -низинный торф, обработанные по специальной технологии. Элементный состав СУПРОДИТ-М (%): N (азот общий) - 11; Р2О5 - 12; К2О - 18, Са -0,33; Mg - 0,92. Содержание органического вещества составляет 30%. Также СУПРОДИТ-М содержит микроэлементы: В - 1200 мг/кг; Мо - 1400
мг/кг, и биологически активные вещества (гуматы калия). СУПРОДИТ-М защищен патентом Российской Федерации № 2426711 [1].
Испытания нового комплексного удобрения СУ-ПРОДИТ-М в технологиях возделывания сельскохозяйственных культур в районах Калужской области проводили на базе ВНИИРАЭ, Калужского НИИСХ и Калужского филиала РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева. В условиях вегетационного опыта внесение СУПРОДИТ-М в дерново-подзолистую почву, содержащую Cd, ограничивало поступление металла из почвы в растения в зависимости от концентрации металла в 1,4-3,0 раза, а при загрязнении 137Cs снижало накопление радионуклида в зерне в 2,5-3,0 раза [2, 3]. В полевых условиях установлено, что продуктивность овса (сорт Привет) при внесении СУПРО-ДИТ-М была на 14-31% выше, чем в варианте с ежегодным внесением минеральных удобрений [4-6]. Такой же эффект получен в опыте с яровым ячменем (сорт Нур) на серой лесной почве [7].
Цель исследования - изучить влияние СУ-ПРОДИТ-М и обезвоженных осадков сточных вод (ООСВ) на урожайность ярового ячменя и овса, качество зерна и накопление ТМ в зерне в условиях техногенного загрязнения почв.
Объекты и методы. Микрополевой опыт с ячменем (сорт Нур) проводили на базе Калужского филиала РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева на дерново-подзолистой супесчаной почве, имеющей следующие агрохимические показатели: pHKCl 6,0; содержание гумуса - 1,22%; Нг - 0,48 мг-экв/100 г почвы; содержание подвижного фосфора и обменного калия соответственно 136 и 112 мг/кг почвы.
Микрополевой опыт с овсом (сорт Привет) проводили на базе ВНИИРАЭ на дерново-подзолистой супесчаной почве, которая до закладки опыта имела следующие показатели: pHKCl 4,7; содержание гумуса - 1,12%; Нг - 2,56 мг-экв/100 г почвы; содержание подвижного фосфора и обменного калия - 120 и 67 мг/кг почвы, соответственно.
Схема опытов: 1. Контроль - без удобрений; 2. N9oP96Kl4o (^Ю), Mg, B, Mo; 3. СУПРОДИТ-М, 0,82 т/га; 4. ООСВ, 10 т/га по СВ; 5. ООСВ, 10 т/га + СУПРОДИТ-М, 0,82 т/га. Минеральные удобрения (NааPсдKх), Mg, B, Mo, вносили в сопоставимых количествах с содержанием азота, фосфора, калия, магния и микроэлементов при использовании СУПРОДИТ-М: N9oP96Kl4o (^Ю), MglJ4B0Jl2Mo0J06. Состав ООСВ в опыте с яровым ячменем N340P350K30, а в опыте с овсом -Площадь опытной делянки - 6 м2, учетная - 4 м2.
Планирование полевых опытов, анализ структуры урожая после уборки овса и статистическую обработку данных проводили по Б.А. Доспехову (1985).
Для определения содержания ТМ в почвенных и растительных образцах использовали метод атом-
ной абсорбции в пламенном варианте на приборе Varian Spektr AA 250+ [8, 9]. Качество зерна зерновых культур оценивали согласно ГОСТ Р 50817-95.
Статистическую обработку результатов исследований выполняли с использованием программы Microsoft Excel 2007 c 95% уровнем значимости результатов.
Результаты. Фенологические наблюдения при возделывании ярового ячменя показали, что применение СУПРОДИТ-М оказывает положительное действие на рост, развитие и формирование продуктивности ячменя. Внесение СУПРОДИТ-М в почву ускоряет процессы развития ячменя, которые проявились в изменении таких показателей, как время наступления фенофаз, высоты растений, величины запаса биомассы в различные фазы онтогенеза. Разница в сроках наступления фаз выхода в трубку и колошения в вариантах с СУПРОДИТ-М по сравнению с контролем составила 2-3 дня. Такой же эффект отмечается на фоне минеральных удобрений. При внесении СУПРОДИТ-М и промышленных минеральных удобрений начинается более раннее созревание зерна, на 4 дня, по сравнению с контролем.
Применение СУПРОДИТ-М обеспечивает наибольшую прибавку урожая зерна - 9,2 ц/га или 53,5% по сравнению с контролем. Урожай зерна ячменя в варианте с минеральными удобрениями на 23,3% выше, чем на неудобренной почве. Продуктивность ячменя при использовании СУПРОДИТ-М увеличивается на 24,5% по сравнению с традиционной системой применения удобрений. Положительный эффект СУПРОДИТ-М в повышении урожайности ячменя обеспечивается за счет обогащения почвы гу-матом калия, микроэлементами, магнием, а также способности удерживать в поглощенном состоянии питательные элементы, необходимые для растений, а при благоприятных условиях водного режима постепенно их высвобождать в почвенный раствор.
Прибавка урожая зерна при использовании в качестве удобрения ООСВ из-за недостатка калия составила 1,6 ц/га, что значительно ниже по сравнению с NPK и СУПРОДИТ-М (табл. 1). Урожайность ячменя при совместном внесении ООСВ и СУПРО-ДИТ-М была на 38,0% выше, чем в варианте с внесением одних ООСВ. Прибавка урожая зерна в варианте с совместным применением СУПРОДИТ-М и ООСВ составила 51% от контроля, т.е. практически была одинаковой с внесением одного СУПРО-ДИТ-М. Применение минеральных удобрений, нового комплексного удобрения СУПРОДИТ-М и ООСВ оказывает влияние на показатели качества зерна. Так, при внесении в дерново-подзолистую почву СУПРОДИТ-М или минеральных удобрений масса 1000 семян возрастает на 18,7% по сравнению с контролем (табл. 1). Масса 1000 зерен ячменя при совместном внесении СУПРОДИТ-М и ООСВ на 9,1% выше, чем в варианте с ООСВ.
1. Влияние СУПРОДИТ-М и ООСВ на продуктивность и качество урожая ячменя _ на дерново-подзолистой супесчаной почве__
Вариант Урожай зерна, ц/га Прибавка урожая, ± Масса 1000 зерен, г Содержание сырого
ц/га протеина, %
1. Контроль (без удобрений) 17,2 - 32,0 8,47
2. ОТК + (Мя, В, Мо) 21,2 +4,0 38,0 9,84
3. СУПРОДИТ-М 26,4 +9,2 38,0 9,10
4. ООСВ 18,8 +1,6 33,0 8,09
5. ООСВ + СУПРОДИТ-М 26,0 +8,8 36,0 9,06
НСР05 2,2 - - -
2. Содержание ТМ в зерне ячменя при внесении СУПРОДИТ-М и ООСВ
Наибольшее содержание сырого протеина в зерне ячменя получено при внесении минеральных удобрений - на 1,37% выше, чем на контроле. Содержание сырого протеина в зерне в варианте с ООСВ на 4,5% ниже, чем на неудобренной почве. Совместное внесение ООСВ и СУПРОДИТ-М в почву привело к увеличению содержания сырого протеина в зерне на 12% по сравнению с применением одних ООСВ.
Применение ООСВ, содержащих ТМ, может привести к увеличению их накопления в урожае [10]. В составе изучаемых ООСВ содержалось: Сё - 15,9 мг/кг, РЬ - 90 мг/кг, N1 - 104 мг/кг. С дозой ООСВ 10 т/га в почву вносится на 1 га: Сё - 0,159 кг (0,053 мг/кг почвы), РЬ - 0,9 кг (0,3 мг/кг почвы), N1 - 1,04 кг (или 0,35 мг/кг почвы). Использование ООСВ при возделывании ярового ячменя на дерново-подзолистой супесчаной почве не привело к увеличению накопления ТМ в зерне выше установленных санитарно-гигиенических нормативов (табл. 2). При совместном внесении СУПРОДИТ-М и ООСВ содержание ТМ в зерне ячменя по сравнению с внесением одних ООСВ снижалось в 1,1-1,4 раза.
В микрополевом опыте с овсом применение минеральных удобрений на дерново-подзолистой супесчаной почве повышает урожай зерна по сравнению с контролем в 2,8 раза. Продуктивность овса в варианте с СУПРОДИТ-М на 9,8% выше, чем при внесении минеральных удобрений. При использовании ООСВ в качестве удобрения получена прибавка урожая зерна 22 ц/га. Положительный эффект ООСВ в повышении урожайности овса на 9,5-17,6% ниже, чем СУ-ПРОДИТ-М и минеральных удобрений. Совместное
3. Влияние СУПРОДИТ-М и ООСВ на продуктивность и качество урожая овса на дерново-подзолистой супесчаной почве
Вариант Урожай, ц/га Прибавка урожая, ± ц/га Масса 1000 зерен, г Сбор сырого протеина, ц/га
1 14,0 - 31,0 1,57
2 39,8 +25,8 37,7 5,65
3 43,7 +29,7 37,2 5,72
4 36,0 +22,0 35,8 5,40
5 52,5 +38,5 37,6 8,22
НСР05 3,2 - - -
применение ООСВ и СУПРОДИТ-М приводит к росту урожая овса на 20% по сравнению с внесением одного СУПРОДИТ-М и на 46% в варианте с ООСВ (табл. 3).
Внесение СУПРОДИТ-М, ООСВ и минеральных удобрений в дерново-подзолистую супесчаную почву оказывает положительное действие на показатели качества зерна. Применение всех видов удобрений в микрополевом опыте повышает содержание сырого протеина в зерне овса. Содержание сырого протеина в зерне овса при внесении ООСВ на 3,8% выше, чем на контроле. При использовании СУПРОДИТ-М содержание протеина в зерне повышается по сравнению с контролем на 2,0%, а в варианте с №К - на 3,0%. Наибольшее содержание протеина в зерне овса получено при совместном внесении ООСВ и СУПРОДИТ-М - 15,65%, что на 4,5% выше, чем на контроле. Сбор сырого протеина (ц/га) при внесении в почву промышленных минеральных удобрений, СУПРОДИТ-М, ООСВ повышается по сравнению с контролем в 3,5-3,7 раза. При совместном применении ООСВ и СУПРОДИТ-М сбор сырого протеина в 5,2 раза выше, чем на контроле (табл. 3).
Оценка влияния различных видов удобрений на посевные качества овса показала, что масса 1000 семян при внесении СУПРОДИТ-М и минеральных удобрений увеличивается на 20-22% по сравнению с контролем (табл. 3). Такой же эффект отмечен в варианте совместного внесения ООСВ и СУПРОДИТ-М. Масса 1000 семян овса при использовании ООСВ повышается по сравнению с контролем на 15%.
в дерново-подзолистую супесчаную почву
Вариант Содержание в зерне, мг/кг
Cd Pb № ^ ^ Zn
1 0,009 0,037 0,08 0,06 4,07 20,5
2 0,019 0,106 0,10 0,09 4,44 21,1
3 0,011 0,083 0,17 0,12 4,04 20,8
4 0,046 0,134 0,29 0,26 4,94 24,5
5 0,038 0,121 0,21 0,20 4,45 22,5
ПДК Сё и РЬ в зерне [11] 0,1 0,5 - - - -
МДУ содержания в зерне и зернофураже [12] 0,3 5,0 1,0 0,5 30 50
Примечание. Расшифровка вариантов дана в таблице 1.
4. Содержание ТМ в зерне овса при внесении СУПРОДИТ-М и ООСВ в дерно-
Вариант Содержание в зерне, мг/кг
са РЬ N1 Сг Си гп
1 0,012 0,071 0,25 0,45 3,29 23,4
2 0,017 0,080 0,34 0,49 3,91 23,8
3 0,012 0,069 0,22 0,39 2,99 18,4
4 0,041 0,097 0,34 0,81 3,98 30,8
5 0,026 0,071 0,23 0,39 3,06 21,6
Валовое содержание ТМ в ООСВ: Cd -7,97±0,083; РЬ - 62,0±4,7; N1 - 137,3±13,2; Сг -891,0±78,0 мг/кг, соответственно. Содержание Си в ООСВ - 367,0±43,2; гп - 2424,0±176,7 мг/кг, соответственно. С дозой ООСВ 10 т/га в дерново-подзолистую супесчаную почву было внесено: Cd - 79,7 г/га; РЬ - 0,62 кг/га; N1 - 1,37 кг/га; Сг -8,91 кг/га; Си - 3,67 кг/га; гп - 24,2 кг/га.
По нашим результатам исследований, внесение в дерново-подзолистую супесчаную почву ООСВ не приводит к получению зерна овса с содержанием Cd, РЬ и N1 выше установленных нормативов (табл. 4). Содержание Cd в зерне в вариантах с ООСВ - 0,026-0,041; РЬ - 0,0710,097; N1 - 0,23-0,34 мг/кг, соответственно (табл. 4). Внесение ООСВ в почву приводило к увеличению накопления Сг в урожае выше МДУ в 1,6 раза. Совместное применение СУПРОДИТ-М и ООСВ снижало риск получения зерна овса с содержанием Сг выше 0,5 мг/кг (табл. 4).
Таким образом, внесение органоминерально-го удобрения СУПРОДИТ-М с соотношением М:Р:К = 1:1,1:1,6, содержащего гуматы калия и обогащенного Mg, В, Мо, повышает урожайность ячменя на 24,5% по сравнению с минеральными удобрениями. Применение ООСВ совместно с СУПРОДИТ-М, обладающим высокой сорбционной способностью, обеспечивает прибавку урожая зерна ячменя 8,8 ц/га, сопоставимую с внесением одного СУПРОДИТ-М - 9,2 ц/га. При совместном внесении ООСВ и СУПРОДИТ-М в дерново-подзолистую супесчаную почву урожайность ячменя на 38,0% выше, чем в варианте с ОСВ.
Применение ОСВ в дозе 10 т/га не приводит к резкому увеличению содержания ТМ в зерне ярового ячменя и овса по сравнению СанПиН-10 и МДУ. Зерно ячменя с содержанием Cd 0,046 мг/кг и РЬ - 0,134 мг/кг в варианте с ООСВ пригодно на пищевые цели. Накопление РЬ, Cd, Сг и N1 в зерне ячменя при совместном внесении ООСВ и СУПРОДИТ-М снижается в 1,1-1,4 раза. Использование ООСВ при возделывании овса на дерново-подзолистой супесчаной почве гарантирует получение зерна только на фуражные цели,
т.к. в зерне содержится Сг 0,81 мг/кг, что в 1,6 раза выше МДУ. Миграция ТМ в системе почва-растение при совместном внесении ООСВ и СУПРОДИТ-М снижается в 1,4-2,1 раза по сравнению с внесением одних ООСВ.
Литература
1. Патент на изобретение № 2426711 «Способ получения ор-гано-минерального комплексного удобрения» от 20 августа 2011 г. (авторы - Ратников А.Н., Петров К.В., Анисимов В.С., Жигарева Т.Л., Свириденко Д.Г., Попова Г.И., Мазуров В.Н., Сюняев Н.К., Дадаева Т.А., Семешкина П.С.).
2. Ратников А.Н., Свириденко Д.Г., Санжарова Н.И., Жигарева Т.Л., Попова Г.И., Петров К.В.,. Баланова О.Ю. Влияние новых комплексных удобрений на продуктивность ярового ячменя и накопление в урожае // Плодородие, 2015, № 1. - С. 45-48.
3. Баланова О.Ю., Ратников А.Н., Свириденко Д.Г., Сюняев Н.К., Леонова Ю.В. Влияние новых комплексных удобрений СУПРОДИТ-М и ГЕОТОН на продуктивность, качество зерна ячменя и биологическую активность почвы / Научные труды КФ РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева. Юбилейный выпуск (№ 11) к 150-летию РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, Калуга, 2015. - С. 73-78.
4. Сюняев Н.К., Сюняева О.И., Тютюнькова М.В., Ратников
A.Н. Испытание новых видов удобрений в условиях Калужской области. Информационный обзор. Состояние и охрана окружающей среды в Калуге. - Калуга: Изд-во Экоаналитика, 2011. - С. 34-38.
5. Сюняев Н.К., Леонова Ю.В., Слипец А.А., Сюняева О.И., Ратников А.Н., Свириденко Д.Г., Петров К.В. Биометрическая оценка эффективности последействия перспективных комплексных удобрений при возделывании овса на дерново-подзолистых супесчаных почвах Калужской области / Материалы научно-практической конференции «Новые перспективные комплексные удобрения для сельскохозяйственного производства / под ред. А.Н. Ратникова, В.Н. Мазурова. - Обнинск: ГНУ ВНИИСХРАЭ РАСХН, 2013. - С. 69-75.
6. Сюняев Н.К., Леонова Ю.В., Сюняева О.И., Ратников А.Н., Свириденко Д.Г. Эффективность удобрений-агромелиорантов нового типа в агроэкосистемах / Тобольск научный - 2011: Материалы 7 Всероссийской научно-практической конференции. -Тобольск: Полиграфист, 2011. - С. 74-75.
7. Капранов В.Н., Ратников А.Н., Свириденко Д.Г., Храмой
B.К., Филатов А.Н. Эффективность новых комплексных орга-номинеральных удобрений при возделывании ярового ячменя на серой лесной почве // Проблемы агрохимии и экологии, 2012, № 3. - С. 25-28.
8. Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах сельхозугодий и продукции растениеводства. - М.: ЦИНАО, 1992. - 45 с.
9. Методические указания по обследованию почв сельскохозяйственных угодий и продукции растениеводства на содержание тяжелых металлов, остаточных количеств пестицидов и радионуклидов. - М.: ЦИНАО, 1995. - 45 с.
10. Сюняев Н.К., Малахова С.Д., Сюняева О.И., Тютюнькова М.В. Агроэкология осадков сточных вод г. Калуги. Монография. - Калуга: ФГОУ ВПО РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, 2008. - 150 с.
11. Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы. СанПиН 2.3.2. 2650-10.
12. Временные максимально-допустимые уровни (МДУ) содержания тяжелых металлов в кормах, мг/кг естественной влажности [Инструктивное письмо МСХ РФ, Департамент ветеринарии № 1234-4/281 от 07.08.87 г.].
