CC BY
18АГРОХИМИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ
УДК 635.21:631.86:579.64
ПРИМЕНЕНИЕ БАКТЕРИАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ
КАРТОФЕЛЯ
Л.С. Федотова, д.с.-х.н., А.В. Кравченко, к.с.-х.н., Н.А.Тимошина, к.с.-х.н., А.Н. Гаврилов, ВНИИ картофельного хозяйства им. А.Г. Лорха
Показано положительное влияние бактериальных удобре- 2 (N45P45K90). Срок посадки 6-9 мая. Схема посадки - 70x30
ний на биологическую активность и агрохимические показатели почвы, продуктивность и качество картофеля, снижение пораженности болезнями в условиях дерново-подзолистой супесчаной почвы Центрального Нечерноземья России.
Ключевые слова: бактериальные удобрения (Азотовит, Фосфатовит), урожайность, качество клубней картофеля, плодородие почвы.
В настоящее время в условиях ухудшающейся экологической ситуации немалое значение приобретают биологизация земледелия и получение экологически безопасной продукции [1]. Один из возможных путей экологизации производства картофеля - применение биопрепаратов на основе высокоэффективных штаммов бактерий, способствующих переходу труднодоступных форм питательных веществ в легкоусвояемые, а также несимбиотической азотофиксации в почве[2, 3, 4].
Цель исследований - провести агроэкологическую оценку системы удобрения картофеля, в которой предпосадочную обработку клубней бактериальными препаратами сочетали с различным уровнем применения минеральных удобрений по параметрам плодородия почвы, продуктивности и качества картофеля с целью снижения антропогенной нагрузки на окружающую среду.
Методика. В 2009-2011 гг. на территории научно-экспериментальной базы ГНУ ВНИИКХ «Коренёво» Люберецкого района Московской области проводили полевой опыт с опрыскиванием клубней картофеля перед посадкой рабочими растворами бактериальных препаратов Азотовита (А7о1;о-ЪайегсЬгоососсиш) и Фосфатовита (ВасШшшис1^то8ш) и их смеси (в дозе 2 л/т). Опыт ежегодно располагали на одном из полей трехпольного севооборота после зерновых предшественников. Повторность опыта - трехкратная, расположение делянок рендомизированное внутри повторений. Общая площадь делянки - 45 м2, учётная - 27 м2.
Обработанные клубни высаживали (сажалка СН-4БК) на делянках: без удобрений (Фон 0); на фоне полной дозы минеральных удобрений - Фон 1 (Ы"90Р90К120) и пониженной - Фон
см. Сорт картофеля - Крепыш (ранний).
Результаты и их обсуждение. Почва опытного участка -дерново-подзолистая супесчаная. Агрохимические показатели пахотного горизонта: рНКа - 4,51-4,62, Нг - 3,30-3,40 мг-экв/100 г почвы, Б - 1,98-2,28 мг-экв/100 г почвы, Р205 - 3234 и К20 - 10-12 мг/100 г почвы, гумус - 1,85-2,19%.
Метеоусловия вегетационного периода 2009 г. приближались к среднемноголетней климатической норме и были благоприятными для развития картофеля (ГТК2009=1,12, ГТКмног.=1,29), в 2010 г. сложились экстремально засушливые условия (ГТК2ою=0,63).В 2011 г. дефицит осадков наблюдался в мае-июне, в июле также было жарко и не хватало влаги: в сумме за весь вегетационный период ГТК2011=0,67, при этом выпало 159,2 мм осадков, что составило 61,1% среднемного-летней нормы (260,5 мм).
Показатели биологической активности почвы (БАП) позволяют выявить направление изменения плодородия, причем это становится очевидным значительно раньше, чем происходит изменение других объективных показателей, например, содержания гумуса. Биологическую активность почвы изучали по выделению СО2.
Предпосадочная обработка клубней бактериальными препаратами, как на вариантах без удобрений, так и на фоне К45Р45К90 повышала БАП по сравнению с соответствующими контролями во все годы исследований (табл.1).
В среднем за 2009-2011 гг. минеральные удобрения в дозе К45Р45К90, быстро растворяясь, повышали биологическую активность почвы с начала и до конца цветения растений на 31-32 мг СО2/(м2-ч) по сравнению с контролем. На фоне полной дозы Ы90Р90К120 в начале бутонизации биологическая активность почвы была на 15 мг СО2/(м2-ч) выше контроля, а в конце цветения - на одном уровне с контролем. Это означает, что в условиях дефицита влаги (2010 и 2011 гг.) применение минеральных удобрений в полной дозе приводило к депрессии биологической активности почвы, которая усиливалась по мере развития засухи (во вторую половину вегетации).
1. Динамика выделения диоксида углерода почвой под картофелем, мг СО2/(м2 -ч)
Вариант опыта Бутонизация Конец цветения
2009 г. 2010 г. 2011 г. среднее 2009 г. 2010 г. 2011 г. среднее
Фон 0 (без удобрений) 281 176 262 240 330 143 184 219
Фон 0 +азотовит + фосфатовит 337 198 358 298 382 193 252 276
Фон 0 +азотовит 346 202 343 297 396 171 223 263
Фон 0 + фосфатовит 330 211 351 297 375 213 246 278
Фон 1 (^РадК^) 301 181 282 255 357 136 186 226
Фон 2 (М45Р45К90) 301 193 321 272 386 148 217 250
Фон 2 +азотовит + фосфатовит 343 199 340 294 392 157 235 261
Фон 2 +азотовит 355 222 327 301 411 160 220 264
Фон 2 + фосфатовит 341 204 336 294 397 158 235 263
НСР05 14 18 15 16 17 15 14 15
Проведенный агрохимический анализ почвы позволил установить, что минеральные удобрения в различных дозах (0; К45Р45К90; Ы90Р90К120) в совокупности с обработкой клубней бактериальными препаратами по-разному влияли на физико-химические показатели и содержание питательных веществ в дерново-подзолистой супесчаной почве (табл. 2).
За годы исследований при внесении полной дозы минеральных удобрений (Ы"90Р90К120) отмечены подкисление почвенного раствора (на - 0,13 ед. рН) и увеличение гидролитической кислотности (на 0,28 мг-экв/100 г почвы). Применение половинной дозы удобрений К45Р45К90 не изменяло обменной
кислотности (рНКа), но приводило к повышению гидролитической кислотности (на 0,29 мг-экв/100 г почвы). Была отмечена следующая закономерность - обработка клубней бактериальными препаратами, как на неудобренном фоне, так и на фоне половинной дозы удобрений способствовала улучшению кислотно-основного баланса почвы. Так, если на минеральных фонах (Фон 1 и 2) наблюдались подкисление среды (на 0,28-0,29 мг-экв/100 г почвы) и тенденция к снижению суммы поглощенных оснований (на - 0,17 мг-экв/100 г почвы), то на вариантах с обработкой клубней азотовитом и фос-фатовитом, как по отдельности, так и в баковой смеси (азото-
вит + фосфатовит) на Фоне 2 отмечена тенденция к снижению кислотности и повышению суммы обменных оснований; на Фоне 0 было достоверное повышение суммы обменных оснований на 0,26-0,36 мг-экв/100 г почвы, а увеличение гидролитической кислотности находилось в пределах НСР05 (0,05-0,06 мг-экв/100 г почвы).
2. Динамика физико-химических свойств почвы за вегетационный период (среднее за 2009-2011 гг.)
Вариант опыта PHkci Нг, мг-экв/100 г почвы S, мг-экв/100 г почвы
весна осень А весна осень А Нг весна осень А S
Фон 0 (б/у) 4,55 4,54 -0,01 3,32 3,46 0,14 2,05 2,13 0,08
Фон 0 + 4,62 4,52 -0,10 3,37 3,42 0,05 2,07 2,43 0,36
азотовит + фосфатовит
Фон 0 + 4,61 4,59 -0,02 3,30 3,35 0,05 2,22 2,33 0,11
азотовит
Фон 0 + фосфатовит 4,51 4,61 0,10 3,35 3,41 0,06 2,15 2,41 0,26
Фон 1 (N^90^20) 4,60 4,47 -0,13 3,36 3,64 0,28 2,07 1,90 -0,17
Фон 2 №5Р45К90) 4,59 4,53 -0,06 3,40 3,69 0,29 2,05 2,08 0,03
Фон 2 + 4,55 4,70 0,15 3,35 3,48 0,13 2,22 2,35 0,13
азотовит + фосфатовит
Фон 2 + 4,56 4,59 0,02 3,36 3,44 0,08 2,20 2,34 0,14
азотовит
Фон 2 + фосфатовит 4,56 4,65 0,09 3,32 3,32 0 2,12 2,37 0,25
НСР05 0,07 0,10 0,25
Внесение фосфора в составе полного удобрения, когда почва была высоко обеспечена подвижным фосфором, приводило к существенному обогащению этим элементом. На вариантах с внесением полной дозы №К содержание подвижного фосфора в конце вегетации возросло на 44 мг/кг почвы, поло-
винной дозы - на 25 мг/кг почвы по сравнению с соответствующими весенними показателями. На вариантах с обработкой клубней фосфатовитом, как на Фоне 0, так и на Фоне 2 наблюдалось достоверное повышение подвижного фосфора (извлекаемого 0,2 н. HCl) на 24-30 мг/кг почвы по сравнению с соответствующими весенними показателями.
За годы проведения опыта после уборки картофеля на нулевом фоне отмечено снижение содержания обменного калия (извлекаемого 0,2 н. HCl) по сравнению с соответствующими весенними значениями (отрицательный баланс), что объясняется низкой естественной обеспеченностью этим элементом, засухой (2010 и 2011 гг.) и высоким биологическим и хозяйственным выносом калия картофелем. На варианте с половинной дозой удобрений (Фон 2) наблюдался слабый положительный баланс этого элемента, который увеличивался на вариантах с применением бактериальных препаратов. Достоверный положительный баланс калия складывался на вариантах: Фон 1 (N90P9oK12o) и (Фон 2 + азотовит): +18-19 мг/кг почвы.
В осенних образцах почвы определяли наиболее мобильную и доступную для растений форму минерального азота -нитратную. Установлено, что в среднем за 2009-2011 гг. на минеральных фонах содержание нитратного азота повышалось в зависимости от внесенных доз удобрений (Фон 1 и 2), соответственно, на 23 и 17 мг/кг по сравнению с неудобренным контролем. Предпосадочная обработка клубней бактериальными препаратами способствовала повышению нитратов в почве на вариантах: Фон 0 + азотовит - на 13 мг/кг; Фон 2 + азотовит - на 11 мг/кг - по сравнению со значениями соответствующих контролей (Фон 0 и Фон 2). На остальных вариантах повышение концентрации нитратов в почве было в пределах ошибки опыта.
Корреляционный анализ позволил установить, что зависимость продуктивности картофеля от обменной кислотности (pHKCl) была слабой и колебалась по годам от г=0,32 до г=0,10 (табл. 3). Снижение гидролитической кислотности почвы в условиях засухи (2010 и 2011 гг.) способствовало повышению урожаев картофеля - г=0,29-0,32 (связь положительная и усиливается по мере увеличения недостатка влаги).
3. Корреляционная матрица взаимосвязи параметров почвенного плодородия дерново-подзолистой почвы с урожаями картофеля
Урожайность по годам
PHkci Нг S P2O5* K2O* P2O5** K2O** NO3
0,32 0,05 0,07 0,25 0,52 0,49 0,04 0,83
0,29 0,29 0,28 0,66 0,81 0,58 0,40 0,39
0,10 0,32 0,45 0,60 0,52 0,28 0,09 0,40
У-2009
У-2010
У-2011
*Содержание подвижного фосфора и обменного калия в 0,2 н. HCl (ГОСТ 26207-91).
"Содержание доступного фосфора и калия в 0,02 н. CaCl2 (МУ по определению степени подвижности фосфора и калия в почвах, МСХ 01.06.87 г.).
Зависимость продуктивности картофеля от суммы обменных оснований колебалась по годам от слабой до средней положительной (г =0,07 до г= 0,45), причем она была наиболее тесной в стабильно засушливом 2011 г.
Как известно, высокие урожаи картофеля невозможно получить на почвах, низкообеспеченных подвижным фосфором и обменным калием. Картофель имеет сравнительно слаборазвитую корневую систему. Этим и объясняется довольно тесная корреляционная зависимость величины урожаев картофеля от содержания подвижного фосфора и обменного калия (по Кирсанову*): для фосфора корреляция составляла 0,25-0,66, а для калия - 0,52-0,81, максимальные значения интервалов соответствуют корреляции урожайности картофеля от обеспеченности почвы подвижным фосфором и обменным калием в острозасушливый 2010 г. Такая же тенденция сохранилась для связи урожаев с доступным фосфором и калием (в 0,02 н. СаС12**) - максимальная корреляция с этими показателями наблюдалась в 2010 г. Корреляция продуктивности картофеля с концентрацией нитратов в почве была максимальной (г =0,83) в нормальный по увлажнению 2009 г. и средней (г =0,39-0,40) в засушливые 2010 и 2011 гг.
Суммирующим показателем эффективности различных аг-роприёмов является урожайность возделываемой культуры. В
результате полевого опыта с бактериальными препаратами (2009-2011 гг.) установлено: наибольшие прибавки урожайности от обработки клубней бактериальными препаратами получены на неудобренном фоне (Фон 0) - 2,8-4,9 т/га, или 18,8-32,9%, а на фоне удобрений (Фон 2) они были меньше -0,6-1,2 т/га, или 3,2-6,5% (табл. 4).
В условиях 2009 г. обработка клубней картофеля перед посадкой бактериальными препаратами обеспечивала высокий уровень урожайности - примерно такой же, как на фоне полной дозы минерального удобрения [(фон 0 + азотовит -36,3 т/га) ^ (фон 1 (№,0Р90К120) - 37,6 т/га].
В условиях засушливых вегетационных периодов 2010 и 2011 гг. тенденции, наблюдавшиеся в опыте в 2009 г., подтвердились: микробиологические препараты были более эффективными и давали максимальную прибавку урожайности на неудобренном фоне (Фон 0). За годы проведения исследований максимальная урожайность картофеля получена на вариантах: Фон 0 + азотовит - 19,8 т/га (прибавка 4,9 т/га, или 32,9% к контролю); Фон 1 (^0Р90К120) - 20,7 т/га (прибавка 5,8 т/га, или 38,9% к контролю); Фон 2 (Ы45Р45К90) + фосфатовит - 19,8 т/га (прибавка 4,9 т/га, или 32,9% к контролю).
Бактериальные препараты влияли положительно, а минеральные удобрения - отрицательно на содержание крахмала в
клубнях картофеля. Наиболее существенное снижение крах-малистости отмечено на варианте с полной дозой минеральных удобрений - в условиях 2009 г. на 1,2%, в 2010 г. на 0,9 и в 2011 г. на 0,5 % по сравнению с неудобренным контролем.
4. Урожайность картофеля (сорт Крепыш) в зависимости _от изучаемых факторов по годам исследований_
Вариант опыта Урожайность, т/га Приб конт авка к ролю Прибавка к фону 2
2009г. 2010г. 2011г. средн. т/га % т/га %
Фон 0 (б/у) 25,0 7,5 12,1 14,9 - -
Фон 0 + азотовит + фосфатовит 30,3 9,0 13,7 17,7 2,8 18,8
Фон 0 + азотовит 36,3 9,3 13,7 19,8 4,9 32,9
Фон 0 + фосфатовит 30,5 9,6 15,1 18,4 3,5 23,5
Фон 1 С^90Р90К120) 37,6 9,3 15,1 20,7 5,8 38,9
Фон 2 (М4зР45К90) 32,2 9,9 13,8 18,6 3,7 24,8 - -
Фон 2 + азотовит + фосфатовит 33,1 9,6 15,0 19,2 4,3 28,9 0,6 3,2
Фон 2 + азотовит 33,8 9,9 14,3 19,3 4,4 29,5 0,7 3,8
Фон 2 + фосфатовит 34,1 10,5 14,8 19,8 4,9 32,9 1,2 6,5
НСР05 1,6 0,6 0,9 1,0 1,0 1,0
На вариантах с использованием бактериальных препаратов на нулевом фоне (без удобрений) крахмалистость картофеля составляла 14,1-14,2%, а на Фоне 2 (М45Р45К90) + бактериальные препараты - 13,7-14,2%, т.е. была на одном уровне с неудобренным контролем (НСР05= 0,8%).
Как правило, наибольшее количество витамина С содержится в клубнях, выращенных на слабоокультуренных почвах и низком агрофоне (Соловьев и др., 1978; Чуйков и др., 1988). В среднем за годы исследований в нашем опыте максимальное содержание витамина С отмечено на вариантах сочетания бактериальных препаратов с Фоном 0 и 2: Фон 0 + азотовит -36 мг%, Фон 2 + азотовит + фосфатовит - 34,7, Фон 2 + фос-фатовит - 35,9 мг%.
Концентрация нитратов в клубнях картофеля превышала ПДК только в 2011 г. на варианте с полной дозой К90Р90К120 -270 мг/кг, на остальных вариантах во все годы исследований содержание нитратов находилось в пределах гигиенического норматива [5].
Бактериальные препараты способствовали повышению кулинарных качеств продукции. Картофель, выращенный на вариантах: Фон 0 + азотовит + фосфатовит; Фон 0 + азотовит; Фон 0 + фосфатовит и Фон 2 - набрал высокую сумму баллов 26,0-26,8, что выше неудобренного контроля. На вариантах: Фон 2 + азотовит + фосфатовит; Фон 2 + азотовит; Фон 2 + фосфатовит - сумма баллов снизилась до 24,9-25,9 из-за ухудшения разваримости, что предположительно связано с увеличением прочности кожуры клубней.
Для оценки какого-либо агрономического приема в картофелеводстве помимо величины урожая первостепенное значение имеет учет болезней, снижающих качество и лёжкость продукции.
Применение бактериальных удобрений снижало распространенность и развитие грибных болезней на клубнях карто-
феля. Распространенность (количество больных клубней) и развитие (глубина язв) парши обыкновенной на вариантах со 2-го по 4-ый (Фон 0 + бактериальные препараты) составила 11,6-14,2 и 3,4-3,9%, по сравнению с соответствующими значениями контроля 15,9 и 5,9%; распространенность и развитие ризоктониоза составили 5,8-12,1 и 1,9-4,5%, против соответствующих значений контроля 18,7 и 7,0%.
Расчеты экономической эффективности изучаемых систем удобрения (в ценах 2011 г.), показали, что максимальная величина окупаемости затрат и условного дохода от дополнительной продукции получена на варианте Фон 0 + азотовит -10,1 руб/руб. и 58,0 тыс. руб/га. Вариант с половинной дозой минеральных удобрений и обработкой клубней фосфатовитом [(К45Р45К90) + фосфатовит] уступал варианту с полной дозой К90Р90К120 по размеру условного дохода (52,3 тыс. руб/га против 61,0 тыс. руб/га), но превосходил по окупаемости затрат (4,6 руб/руб. против 4,2 руб/руб.) и был на одном уровне по себестоимости продукции (7,3 руб/кг и 7,2 руб/кг), а также превосходил вариант с половинной дозой (К45Р45К90) по всем экономическим показателям.
Выводы. За годы исследований (2009-2011 гг.) максимальная эффективность от обработки клубней бактериальными препаратами получена на вариантах: [Фон 0 + азотовит] и [(К45Р45К90) + фосфатовит] - 19,8 т/га (прибавка 4,9 т/га, или 32,9% к соответствующим контролям), что, практически на одном уровне с урожайностью, полученной от полной дозы минеральных удобрений (К90Р90К120) - 20,7 т/га. При обработке клубней бактериальными препаратами повышалось качество продукции: содержание крахмала, витамина С, сопротивляемость болезням, отсутствовало потемнение мякоти клубней. Предпосадочная обработка клубней бактериальными препаратами способствовала повышению эколого-агрохимической характеристики дерново-подзолистой почвы: улучшались биологическая активность, кислотно-основный баланс, доступность фосфатов и минерального азота.
Расчеты экономической эффективности показали, что все затраты, связанные с использованием бактериальных препаратов полностью окупаются. Предпосадочная обработка семенного материала бактериальными препаратами в различных технологиях возделывания картофеля может стать одним из важных условий энергосбережения (при существенном снижении затрат на минеральные удобрения) и экологизации окружающей среды.
Литература
1. Парахин Н.В. Экологическая устойчивость и эффективность растениеводства // Теорет. основы и практ. опыт. - М.: Колос. - 2002. - 199 с.
2. Роговская Н.Н., Щедрин В.А. Биологические удобрения и технологии производства семенного и продовольственного картофеля // Вопросы современного земледелия в Центральном Черноземье. Материалы научно-практической конференции / КСХА. - Курск. - 2003. -С. 54-55.
3. Соколова М.Г., Акимова Г.П., Рудиковский А.В. и др. Бактериальные биопрепараты и их влияние на урожайность томатов и картофеля // Плодородие. - 2008. - № 1 (40). - С. 26-27.
4. Федотова Л.С., Кравченко А..В., Гаврилов А.Н. Значение бактериальных удобрений в биологизированном картофелеводстве// Достижения науки и техники АПК. - 2009. - №.3. - С. 28-30.
5. Санитарные нормы СанПиН 2.3.2. 1078-01 «Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов» (утв. Главным государственным санитарным врачом РФ от 31.05.2002 №18).
APPLICATION OF BACTERIAL FERTILIZERS IN POTATO PRODUCTION
L.S. Fedotova, A.V. Kravchenko, N.A. Timoshina, A.N. Gavrilov Lorkh Research Institute of Potato Growing, uL Lorkha 23, Kraskovo-1, Moscow oblast, 140051 Russia E-mail: ldfedotova@gmail.com
A positive effect of bacterial fertilizers on the biological activity and agrochemical parameters of soil, the yield and quality of potato tubers, and their affection by diseases was shown for potatoes grown on loamy sandy soddy-podzolic soil under conditions of the Central Nonchernozemic Zone of Russia.
Keywords: bacterial fertilizers Azotovit and Fosfatovit, productivity and quality of potato tubers, soil fertility.
