CC BY
14ПЛОДОРОДИЕ МЕЛИОРИРОВАННЫХ ЗЕМЕЛЬ
УДК 631.452: 631.811
ПОВЫШЕНИЕ УРОЖАЙНОСТИ КАРТОФЕЛЯ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ УДОБРЕНИЯ-МЕЛИОРАНТА НА ПОЛИМЕРНОЙ ОСНОВЕ
В. П. Максименко, д.с.-х.н., Т. Л. Волчкова, С. А. Меньшикова, ВНИИГиМ
Рассмотрена возможность использования мочевиноформальдегидного структурообразователя в качестве удобрения-мелиоранта. Приведены результаты экспериментов по выращиванию картофеля с применением удобрения-мелиоранта, указывающие на его высокую эффективность.
Ключевые слова: плодородие, урожайность картофеля, удобрения, искусственные
структурообразователи, мочевиноформальдегид.
В нынешней экономической ситуации, когда возникла потребность замещения импорта растениеводческой продукции производством собственной, необходимы новые технологии, обеспечивающие не только получение планируемых объемов продукции растениеводства, но и воспроизводство плодородия почв. По данным статистических отчетов, в России только 10 % пашни по плодородию почв в хорошем состоянии, 30-40 % - в удовлетворительном, остальная часть - в неудовлетворительном. Это связано с тем, что в земледелии сложился отрицательный баланс питательных веществ. Ежегодный их вынос в 3 раза превышает возврат с вносимыми минеральными и органическими удобрениями [13; 10]. Решить эти проблемы можно только при внедрении в производство инновационных технологий возделывания
сельскохозяйственных культур. При этом не следует отбрасывать то лучшее, что дает традиционное адаптивно-ландшафтное земледелие, базирующееся на широком использовании биологических методов (способов) повышения плодородия почв. Хотя и в этом комплексе мероприятий недостаточно полно используются биопотенциал самих растений и присущее им свойство - оставление части аккумулированной энергии для последующих культур. Поэтому здесь огромное поле деятельности для развития научных исследований и разработки инновационных технологий.
Цель исследований - выявить резервы повышения урожайности картофеля при использовании удобрения-мелиоранта.
Устойчиво высокая урожайность картофеля обеспечивается на рыхлых оструктуренных почвах, обогащенных комплексом минеральных и органических удобрений. Поэтому использование химических продуктов пролонгированного действия для оструктуривания почв с целью восстановления и повышения их плодородия - одна из важнейших задач земледелия. Результаты многочисленных исследований, проведенных в России, Германии, США и в других странах [12; 17; 18; 16; 4; 15; 11; 19], свидетельствуют о том, что с прошлого столетия в этом направлении ведутся интенсивные работы, связанные с получением и практическим применением различных искусственных структурообразователей в виде битумных эмульсий,
пенопластов, синтетических смол и полимеров для прямого воздействия на структуру почвы и улучшения ее водного и теплового режимов. Искусственные структурообразователи используют для защиты почв от водной и ветровой эрозии, при закреплении и озеленении склонов, откосов; в орошаемом земледелии -для увеличения эрозионно-допустимых поливных норм. Достигнутые в этом направлении результаты позволяют рассчитывать на самое широкое использование искусственных структурообразователей с целью сохранения и воспроизводства почвенного плодородия и получения высоких урожаев.
Известны сложные медленно действующие удобрения, полученные на основе
мочевиноформальдегидных смол [12; 15]. Состав и физико-химические свойства
мочевиноформальдегидных соединений во многом зависят от условий конденсации, прежде всего, от температуры и рН раствора.
Мочевиноформальдегид - труднорастворимое азотное удобрение, содержащее общего азота в карбидформе 3740 %, из них водорастворимого только 4-10 %. Азот удобрения не вымывается из почвы и не выносится на её поверхность с восходящими токами влаги, а по мере разложения хорошо используется растениями. Поэтому мочевиноформальдегидные удобрения перспективны для районов с избыточным увлажнением и на орошаемых землях, а также при внесении больших доз азотных удобрений, обеспечивая невысокие концентрации азота в почвенном растворе и оставаясь источником удобрения в течение длительного времени [3].
Общие недостатки существующих удобрений -высокая плотность субстрата при незначительной степени пористости, повышенном содержании вымываемого формальдегида, низкой влагоемкости и сорбционной способности к токсикантам, низкой биостимуляции; отсутствие информации о влиянии мочевиноформальдегидного
(карбамидоформальдегидного) пенопласта на поступление в растения тяжелых металлов и, в целом, на качество продукции. Не изучены вопросы биологизации процессов формирования плодородия почв при применении высокомолекулярных полимеров путем направленного использования положительных свойств самого растения.
Сотрудниками ВНИИГиМ и специалистами ООО "Газостройинвест" создано вспененное
карбамидоформальдегидное удобрение (ВКФУ), или удобрение-мелиорант длительного комплексного действия.
Изготавливается удобрение-мелиорант в виде поропласта, который можно использовать как аэрант, сорбент, биостимулятор и комплексный мелиорант с содержанием азота общего до 34,2 % и подвижного - до
0,28, фосфора - до 0,41, калия - 0,0018, магния - 0,005 %. В состав полимера могут включаться различные поверхностно-активные вещества, микробиологические и органические добавки и штаммы. Удобрение -мелиорант содержит микроэлементы: бор, железо, марганец, медь, цинк, молибден и др. (рис. 1).
Плотность поропласта при влажности 8,3 % от массы не превышает 22,4 кг/м3. При содержании открытых пор 85-92 % он аккумулирует в себе доступную для растений влагу - до 3000-3500 % от массы. При механическом смешивании размолотого поропласта с почвой возможно создание субстрата с заданными
ЕПттнп-гЬгтагаргтгилга и 2 гпп V имичрг I,- и \ г и ттяпямртпями
■ общий азот
£ микроэлементы
-■ комплексные
органические соединения 1 экстракты хвойных пород
Рис. 1. Компонентный состав удобрения-мелиоранта (% от массы)
В дальнейшем на основе композитной технологии его изготовления удобрение-мелиорант было модернизировано, что позволило существенно
увеличить его удобрительную способность (патент РФ № 2497338).
Во ВНИИГиМ, начиная с 2003 г. проводятся эксперименты с этим удобрением-мелиорантом при возделывании различных сельскохозяйственных культур. Первые опыты с картофелем были начаты в опытно-производственном хозяйстве «Подвязье» Рязанского НИПТИ на серых лесных почвах, а в дальнейшем продолжены в Московской области на землях Яхромского аграрного колледжа. Частичный анализ полученных данных отражен в работах В.П. Максименко [7-9] и Ю.А. Мажайского [5, 6].
Методика. На серых лесных почвах в опытах с картофелем сорта Сантэ удобрение-мелиорант вносили в нарезаемую посадочную борозду. Варианты опыта: 1 - контроль (без мелиоранта); 2 - удобрение-мелиорант в дозе 3 м3/га; 3 - 6; 4 - 12 и 5 - 24 м3/га. Повторность опыта трехкратная. Параллельно был заложен производственный опыт на площади 4,5 га по вариантам с дозой внесения удобрения-мелиоранта: 12 и 24 м3/га под посадку картофеля сорта Невский и 12 м3/га -сорта Сантэ. В этом эксперименте удобрение-мелиорант вносили на всю площадь будущей посадки сплошным слоем с использованием РУМ-4 (рис. 2а).
Рис. 2. Вид поля перед посадкой картофеля в ОПХ «Подвязье» (а), на Яхромской пойме заделка мелиоранта при посадке картофеля (б)
В экспериментах на Яхромской пойме под опыты был отведен участок с торфяно-болотными почвами. Удобрение-мелиорант вносили поверхностно непосредственно перед посадкой картофеля сорта Артемис (рис. 26). Варианты опыта: 1 - контроль (исходный фон участка); 2 - удобрение - мелиорант в дозе 10 м3/га; 3-20; 4 - 30; 5 - 40 и 6 - 50 м3/га. Схема размещения вариантов рендомизированная. Размер делянок 10 х 9 м.
Перед началом экспериментов и по их окончании в почвенных образцах определяли содержание основных питательных элементов, рН солевой вытяжки, а также плотность и пористость. Полевые деляночные опыты были заложены в соответствии с методикой Б. А. Доспехова [1]. Для статистической и математической обработки данных использовали компьютерную программу Microsoft Office Excel. В связи с тем, что в обоих экспериментах опытные участки размещались на производственной площади, посадку и последующую обработку посевов картофеля осуществляли механизировано в соответствии с рекомендациями по возделыванию культуры.
Результаты и их обсуждение. Установлено, что удобрение-мелиорант оказывает прямое, косвенное и Плодородие №4*2015
длительное влияния на условия произрастания культуры. Прямое действие достигается за счет изменения пищевого режима почвы находящимися в удобрении основными элементами питания растения, главным образом подвижного азота (табл. 1). Содержание подвижного фосфора и калия в почве под влиянием ВКФУ меняется в меньшей степени. Косвенное воздействие удобрения-мелиоранта на условия произрастания культуры состоит в том, что пористый субстрат разрыхляет тяжелые почвы, а при влагоемкости до 3500% от массы способен обеспечивать на легких почвах повышение их водоудерживающей способности. Исследования показали, что с увеличением дозы удобрения-мелиоранта уменьшается объемная масса почвы и увеличивается пористость.
1. Влияние ВКФУ в год внесения на свойства серой лесной и
окультуренной то рфяно-болотной почвы в слое 0-20 см
Доза ВКФУ, м3/га Почва рНсол NÜ3", мг/кг P2O5- 1 K2Ü+ Объемн ая масса почвы, г/см3 Общая пористос ть, %
мг/100 г
0 Серая лесная 6,0 14,2 31,6 16,3 1,22 53,1
3 6,1 14,9 31,6 16,7 1,19 54,2
6 (по данным Попово й, 2010) 6,1 15,3 31,3 17,2 1,15 55,8
12 6,1 15,8 35,9 16,8 1,11 57,3
24 6,1 18,6 37,4 17,9 1,06 59,2
0 Торфян о- болотна я 4,8 25,3 22,1 37,0 1,17 57,5
10 4,9 25,7 22,2 31,0 1,16 57,8
20 5,1 26,2 22,2 35,0 1,15 58,0
30 5,1 26,6 22,3 32,0 1,14 58,2
40 5,2 27,0 22,3 32,0 1,12 58,8
50 5,3 27,5 22,4 37,0 1,10 59,3
Представленные в таблице 2 данные свидетельствуют о более высокой эффективности дозированного внесения удобрения-мелиоранта непосредственно в место посадки клубня. При этом в конкретных условиях серых лесных почв максимальная урожайность достигается при дозе внесения 12 м3/га, дальнейшее увеличение дозы не обеспечивает увеличение урожайности картофеля и обусловлено особенностями гидротермического режима в регионе.
2. Урожайность картофеля (т/га) в зависимости от дозы и способа внесения удобрения-мелиоранта и региона возделывания _культуры_
Рязанская обл., серые лесные почвы, дозированное внесение
_субстрата (по данным Поповой, 2010)_
Доза внесения, м3/га
Год 0 3 6 12 24 НСР05 Сорт
2006 45,7 47,6 50,8 55,5 49,7 ± 4,64
2007 41,5 46,1 47,7 55,3 48,1 ± 6,21 Сантэ
2008 40,2 42,6 46,1 50,4 47,6 ± 4,62
Рязанская обл., серые лесные почвы, сплошное внесение субстрата на
поверхность поля перед посадкой картофеля
2006 34,5 - - 41,7 42,4 Невский
2006 36,2 - - 45,4 - Сантэ
Московская обл., Дмитровский р-он, торфяно-болотная почва, сплошное внесение субстрата, сорт картофеля Артемис Доза внесения, м3/га
Год 0 10 20 30 40 50 НСР05
2009 44,3 47,3 49,2 50,4 60,1 53,6 ± 5,78
В то же время при сплошном поверхностном нанесении удобрения-мелиоранта, практикуемом при проведении мелиоративных работ на участках, при тех же дозах, что и при внесении в борозду, не обеспечивается планируемая урожайность культуры в тот же год. Учитывая пролонгированный характер действия удобрения-мелиоранта, можно предположить, что в последующие годы его действие проявится на других культурах севооборота. Этот эффект с достоверными данными был зафиксирован на четвертый год после внесения удобрения-мелиоранта при возделывании люпина узколистного на супесчаных подзолистых почвах [2].
Окупаемость удобрения-мелиоранта при дозированном внесении в борозду обеспечивается прибавкой урожая картофеля за один сезон. При максимальной дозе его внесения 12 м3/га затраты на применение мелиоранта (изготовление, внесение) составляют 36 тыс. руб/га. Так как удобрение -мелиорант изготавливалось в передвижной установке непосредственно на месте внесения, затраты на транспортировку и хранение не учитывали. Стоимость оптовой реализации объемов дополнительной продукции - 56500 руб/га (11,3 т/га • 5000 руб/т). Таким образом, доход составляет 20500 руб/га в первый же год возделывания культуры.
При сплошном поверхностном нанесении удобрения-мелиоранта на поверхность поля и его пролонгированном действии эффективность
производства обеспечивается за счет прироста урожайности возделываемых последующих
сельскохозяйственных культур овощного севооборота. Срок окупаемости существенно зависит от реализационной цены на продукцию и не превышает двух-трех лет. В последующие годы, при отсутствии затрат на его внесение, прибавка урожайности культуры, формирующаяся за счет остаточных запасов элементов минерального питания растений и накопления биофильных веществ в корневых и пожнивных остатках в пористой среде удобрения-мелиоранта, обеспечивает прибыль.
Результаты анализов качества картофеля, выращенного с применением удобрения-мелиоранта, свидетельствуют о положительном его изменении, которое соответствует нормативным требованиям по содержанию тяжелых металлов в продукции. Экологический эффект достигается за счет блокирования удобрением-мелиорантом поступлений этих металлов в продукцию [14].
Выводы. 1. Наряду с традиционным применением органических удобрений и субстратов на их основе, вполне возможно более широкое использование искусственно создаваемых субстратов,
обеспечивающих комплексное воздействие на почву и растение.
2. Применение многофункционального медленно действующего удобрения-мелиоранта способствует снижению плотности сложения почвы, улучшению водно-воздушного и пищевого режимов, созданию более благоприятных условий формирования урожайности картофеля. В условиях лесостепной зоны на серых лесных почвах, характеризующихся исходно высоким уровнем плодородия, применение удобрения-мелиоранта обеспечило увеличение урожайности картофеля на 21,6-33,4 %, а на окультуренных торфяно-болотных почвах - на 37,5 %.
3. Внесение комплексного субстрата непосредственно в посадочное место клубня существенно снижает его затраты на единицу продукции и соответственно себестоимость производства картофеля. В этом случае затраты на применение удобрения-мелиоранта пролонгированного действия окупаются за один вегетационный период. Литература
1. Доспехов, Б. А. Методика полевого опыта: с основами статистической обработки результатов исследований / Б. А. Доспехов. - М.: Агропромиздат, 1985. - 351 с. 2. Жигулина, Е. В. Проявление процессов синергизма под влиянием многофункционального модифицированного мелиоранта Меном при возделывании люпина узколистного сорта Дикаф 14 / Е. В. Жигулина, В. П. Максименко, Р. И. Матюхин // Новые технологии и экологическая безопасность в мелиорации: сб. науч. докладов Международной (4-й Всероссийской) конференции молодых ученых и специалистов / Ассоциация организаций водохозяйственного комплекса; ФГНУ ВНИИ «Радуга». - Коломна, 2007. -С. 92-98. 3. Кистанов, Н. С. Рекомендации по улучшению земель Черноземельской ООС Калмыкии / Н. С. Кистанов, Е. И. Аношин, Т. Б. Дармаема. -Элиста, 1980. - 23 с. 4. Кульман, А. Искусственные структурообразователи почвы / А. Кульман; Пер. с немецкого и предисловие Н. Г. Ракипова. - М.: Колос, 1982. - 158 с. 5. Мажайский, Ю. А. Влияние удобрения-
мелиоранта на урожайность и качество картофеля / Ю.
A. Mажайский, В. П. Mаксименко, Ю. С. Попова // Влияние природных и антропогенных факторов на социоэкосистемы: Mежрегиональный сб. науч. трудов РязГMУ. Вып. IV/Под ред. А. А. Ляпкало. - Рязань, 2007. - С. 102 - 105. б. Мажайский, Ю. А. Изменение плотности естественного сложения почвы под действием нового удобрения-мелиоранта пролонгированного действия при возделывании картофеля на серых лесных почвах Рязанской области / Ю. А. Mажайский, В. П. Mаксименко, Ю. С. Попова // Экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты современных мелиоративных технологий: сб. науч. трудов Mещерского ф-ла ГНУ ВНИИГ^^ Вып. 4 / Под ред. Ю. А. Mажайского. -Рязань, 2010. - С. 123 - 12б. 7. Максименко, В. П. Обоснование применения высокомолекулярных "сорбентов-мелиорантов" для повышения продуктивности почв / В. П. Mаксименко, Ю. А. Mажайский, С. Ю. Деев, Т. M. Гусева // Ресурсосберегающие и энергоэффективные технологии и техника в орошаемом земледелии: сб. науч. докладов международной научно-практической конференции 1 -4 декабря 2003 г., ч. 1. - Коломна: Инлайт, 2003. - С. 150 -153. S. Максименко, В. П. Применение многофункционального модифицированного удобрения-мелиоранта при возделывании картофеля / В. П. Mаксименко, Ю. А. Mажайский, Ю. С. Попова // Плодородие.- 200S. - № 2. - С. 24 - 25. 9. Максименко, В. П. Химическая мелиорация почв с использованием композитного агрохимиката на углеродной структуре /
B. П. Mаксименко, С. Ю. Деев, С. А. Mеньшикова // Агрохимический вестник. - 2009. - № 4. - С. 30 - 31. 10. Манылов, И. Е. Доклад о состоянии и использовании земель сельскохозяйственного назначения / И. Е. Mанылов, В. В. Абрамченко, Н. С. Самойлова, А. В. Говрилова. - M.: Росинформагротех, 2013. - 48 с. 11. Орлов, Д. С. Химические процессы в орошаемых и мелиорируемых почвах / Д. С. Орлов, И. Н. Лозаннская,
C. А. Николаева. - M.: MTX 1990. - 96 с. 12. Петербургский, А. В. Агрохимия / А. В. Петербургский, Б. П. Плешков, П. M. Смирнов, Ф. К. Воробьев, Х. К. Асаров, И. В. Гулякин, Ф. А. Юдин/ Под ред. В. M. Клечковского и А. В. Петербургского. Изд. 2-ое. - M.: Колос, 1967. - 583 с. 13. Петриков, А. В. Доклад о состоянии и использовании земель сельскохозяйственного назначения. - M.: Росинформагротех, 2010. - 100 с. 14. Попова, Ю. С. Применение удобрения-мелиоранта комплексного действия при возделывании картофеля на серых лесных почвах Рязанской области. - Волгоград, 2010. - 131 с. 15. Ягодин, Б. А. Агрохимия / Б. А. Ягодин, П. M. Смирнов, А. В. Петербургский, Х. К. Асаров, В. А. Демин, Н. В. Решетникова/ Под ред. В. А. Ягодина. - M.: Агропромиздат, 1989. - 639 с. 16. Baumann H. Plastoponik. - Heidelberg: - H.-Huthig-Vel. - 197б. - 170 p. 17. Becker R. Polyurethane. - Leipzig: VEB Fachbucherlag.
- 1973. - 274 p. 1S. Plueddemann, E. P. Bodenbehandlungmit Silikonenzur Wassergewinnung. Agric. Res. Serv., West Reg., 1975, ARS-W-22, P. 7б - S3.
19. Sharma, P. K. Use of urea formaldehyde as a soil conditioner in improving hydrophysical properties of sand I P. K. Sharma II J. Indian.: Soc. SoilSc, 1990. - T. 3S. - N 3.
- P. 52S - 530.
INCREASE OF POTATO YIELD USING A POLYMER-BASED FERTILIZER-AMELIORANT
V.P. Maksimenko, T.L. Volchkova, S.A. Menshikova All-Russian Research Institute of Hydraulic Engineering and Land Reclamation, ul Bol'shaya Akademicheskaya, 44a, Moscow, 127550Russia, E-mail: [email protected]; [email protected]
The use of the urea-formaldehyde soil binder as a fertilizer-ameliorant has been considered. Results of experiments on the
growing ofpotato have confirmed the high efficiency of the fertilizer-ameliorant.
Keywords: soil fertility, potato yield, fertilizers, artificial soil binders, urea-formaldehyde agent.
