СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ПРИМЕНЕНИЯ РАЗНЫХ ФОРМ МОЧЕВИНЫ ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ КАРТОФЕЛЯ Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

Сравнительная оценка применения разных форм мочевины при возделывании картофеля

Козел Елена Геннадьевна,

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, Государственный аграрный университет Северного Зауралья, [email protected]

Филисюк Григорий Николаевич,

кандидат сельскохозяйственных наук, руководитель проекта НИР, Государственный аграрный университет Северного Зауралья, [email protected]

Мочевина является самым концентрированным (46 % азота) основным азотным удобрением, которое в почве быстро подвергаться гидролизу. Особенности превращения азота обуславливают сравнительно низкую эффективность использования азота удобрения и высокие потери, которые достигают 30% в виде газообразных продуктов, 10-15 % - за счет вымывания. В Государственном аграрном университете Северного Зауралья с целью решения задач по сокращению потерь азота был разработан способ силикатного покрытия гранул мочевины. Данная работа посвящена изучению влияния разных форм мочевины - стандартной и капсулированной силикатной композицией - на динамику содержания аммиачного и нитратного форм азота в почве, качество клубней и урожайность при возделывании картофеля сорта «Розалинд» на луговых почвах Тюменской области. Сбалансированное обеспечение растений азотом позволило получить урожайность картофеля при применении капсулированной мочевины на 20,7 % выше варианта с некапсулированной мочевиной и повысить качество клубней: уровень нитратного азота снижался на 27,5 %, содержание крахмала увеличивалось на 10,8 %.

Ключевые слова: мочевина (карбамид), капсулированная мочевина, силикатная композиция, картофель, аммиачный азот, нитратный азот, крахмал.

Введение

Для поддержания биопродуктивности агроэкосистем на соответствующем уровне необходимо возмещение извлеченных из почвы питательных веществ. Высокопродуктивное сельскохозяйственное производство не может функционировать без пополнения запасов в почвах питательных элементов в виде удобрений. В противном случае почвенное плодородие истощается и наступает питательная деградация почв. С учетом ограниченности земельных ресурсов, пригодных для сельскохозяйственного использования, актуальность повышения плодородия почв и применения удобрений все более усиливается [1].

Применение минеральных удобрений является важным мероприятием в комплексе работ, которые направлены на увеличение количества и качества производимой продукции. Минеральные азотные удобрения оказывают существенное влияние почти во всех почвенно-климатических зонах на продукционный процесс. Получить большую урожайность, которая отличается хорошим качеством, и повысить плодородие почвы возможно при рациональном применении удобрений.

Одним из основных азотных удобрений является карбамид (мочевина). По данным информационно-аналитического центра RUPEC, мировое потребление мочевины (карбамида) в 2019 году составило 171 млн. тонн. В прошлом году объем производства карбамида в России составил 9,3 млн. тонн. Примечательно, что РФ, которая входит в пятерку ключевых производителей, не является крупным потребителем карбамида [2]. Удобрение в почве при благоприятных условиях достаточно быстро подвергаться гидролизу под действием уробактерий, находящихся в почве, до аммиака и углекислого газа, что приводит к большим потерям азота удобрения. Повысить эффективность мочевины за счет сокращения газообразных потерь и вымывания из почвы позволяет химическая модификация. Эта модификация может осуществляется путём введения небольших добавок серы, гербицидов, микроэлементов и других веществ в зависимости от характера почвы в районе применения - метод широко используется в странах Азии. Заслуживает внимания также стабилизированный карбамид, разработанный на Украине, но использующийся в основном в США и Канаде - в этом случае на поверхность гранул карбамида или в жидкий раствор её вводятся протекторы уреазы (в пропорции 2-3% от содержания азота), предназначенные для снижения потерь или трансформации азота в почве [3].

Наш способ заключается в покрытии гранул мочевины силикатной композицией, которая не загрязняет почву, не токсична и представляет питательную ценность для растений. Овощные культуры и картофель предъявляют повышенные требования к почвенному плодородию и уровню минерального питания. При оценке действия применения минеральных азотных удобрений необходимо принимать во внимание проблемы экологической безопасности и получение урожая

X X

о

го А с.

X

го т

о

2 О

м о

о

CS

о

CS

о ш m

X

3

<

m О X X

с высокими качественными показателями и технологическими свойствами.

Объекты и методы исследования

Для изучения эффективности применения капсулиро-ванной силикатной композицией мочевины при внесении ее в качестве основного азотного удобрения при возделывании картофеля сорта «Розалинд» проводили полевые опыты. В 2013 году испытания проводились в ЗАО «Кас-кара» Тюменского района Тюменской области. Опытный участок располагался на левом берегу реки Туры к востоку от города Тюмени, на север от с. Каскара по автодороге в д. Янтык с правой стороны (координаты: 57° северной широты, 65° восточной долготы). Данная местность относится к подзоне Северной Лесостепи Тюменской области. Климатические условия с благоприятным летним температурным режимом. Водный режим периодически промывной. Сумма активных температур (выше 10°С) около 1900°. Среднегодовое количество осадков составляет 380 мм из них 235мм выпадает в период вегетации сельскохозяйственных культур.

Почва опытного участка - лугово-болотная, суглинистая (содержание гумуса в пахотном слое 5,3%, рН - 6,4, содержание Р2О5 - 206 мг/кг почвы, К2О - 182 мг/кг почвы).

Объектом исследования является азотное удобрение - гранулированная мочевина CO(NH2)2 (ГОСТ 208175, марка Б). Для решения задач по сокращению потерь азота из карбамида был разработан способ силикатного покрытия гранул мочевины. Медленнорастворимая капсула на поверхности гранул мочевины создается из продуктов взаимодействия водных растворов силиката натрия и хлорида кальция [4, 5]. Из фосфорно-калийных удобрений вносили диаммофоску.

Опыт проводили по следующей схеме:

1. Мочевина некапсулированная N92P26K26;

2. Мочевина капсулированная N92P26K26.

Повторность в опыте четырехкратная, размещение

делянок одноярусное, рендомизированное. Общая площадь опытного участка 2 га. Схема посадки картофеля 75 х 25 см. Агротехника в опыте применялась общепринятая для зоны северной лесостепи Тюменской области. Посадку картофеля проводили 5 июня, уборку урожая проводили вручную 17 сентября.

Опыты сопровождались наблюдениями, учетами и анализами. Фенологические наблюдения за развитием растений картофеля вели по методике Госсортсети (1972); содержание аммиачного (NH%) и нитратного (NOJ) азота в почве определяли по ГОСТам 26489-85 и 26951-86 соответственно. Почвенные образцы отбирались на глубину 020 и 20-40 см четыре раза за вегетационный период: до внесения удобрений, по всходам, в фазу цветения - клуб-необразования и перед уборкой урожая. После уборки урожая в клубнях картофеля определяли содержание нитратного азота (по МУ 5048-89) и крахмала - поляриметрическим методом (ГОСТ 26176-91). Определение товарности картофеля проводилось по методике, описанной в «Справочнике картофелевода» под редакцией Н.А. Дорожкина (1989 г., стр. 184). Влажность почвы определяли термостатно-весовым методом.

Результаты и их обсуждение

На рисунках 1 и 2 представлены данные по динамике содержания аммиачного (NH4+) азота в почве по горизонтам 0-20 и 20-40 см. Содержание аммиачного азота в почве до внесения удобрений в пахотном слое (0-20

см) не превышало 21,46 мг/кг почвы - вариант с применением некапсулированной мочевины (рисунок 1). В течение вегетации уровень NH4+ в этом варианте постепенно снижался и минимальное значение его зафиксировано в фазу цветения (6 августа) - 6,24 мг/кг абсолютно сухой почвы. В варианте с применением капсули-рованной мочевины зафиксировано увеличение содержания аммиачного азота к фазе всходов до 21,18 мг/кг (25 июня), а затем наблюдаем постепенное снижение уровня NH4+ к периоду уборки урожая, что связано с естественными процессами нитрификации в почве.

■

I

а

k 5 3

11.« яде

12,36 ХГ Ü »3 \

12.06 ___Щ

\ i,2« _____—---

до внесения удобреики

-ненапсул иной »на ч *оч айна

:':; ц&ет»ия

лередуйоркда

- nancy.i нроа ви мачмоч еанка

Рисунок 1 - Динамика содержания аммиачного азота (ЫН4*) в слое почвы 0-20 см, мг/кг абсолютно сухой почвы

В слое почвы 20-40 см за весь период вегетации содержание аммиачного азота также было низким и не превышало 14,86 мг/кг почвы - в варианте с применением некапсулированной мочевины (рисунок 2). Затем на этом варианте наблюдалось снижение уровня NH4+ к фазе цветения и незначительное повышение до 9,36 мг к периоду уборки. В варианте с применением капсулиро-ванной мочевины содержание аммиачного азота в слое почвы 20-40 см было примерно постоянным в течение вегетации и не имело резких пиков.

Начальное содержание нитратного азота в слое почвы 0-20 см составляло 32,18 (некапсулированная мочевина) и 37,20 мг/кг абсолютно сухой почвы (капсулированная мочевина) (рисунок 3). В варианте с применением некапсулированной мочевины к фазе всходов наблюдалось резкое увеличение уровня N-N03 до 117,5 мг/кг, что связано с высокой скоростью гидролиза некапсулированной мочевины. Далее в течение вегетационного периода уровень нитратного азота в этом варианте постепенно снижался.

Рисунок 2 - Динамика содержания аммиачного азота (ЫН4+) в слое почвы 20-40 см, мг/кг абсолютно сухой почвы

В варианте с применением капсулированной формы мочевины наблюдалась более выравненная динамика

нитратного азота: уровень N03" увеличивался постепенно и максимального значения достигал к фазе цветения - 85,10 мг/кг, к периоду уборки наблюдалось снижение уровня N0з" до 57,35 мг/кг абсолютно сухой почвы (рисунок 3).

117,5

/ 78,52 ^ 85,1

■■-■«^sT.as

а?

удобрений

—ненап£¥лнРО ванн ая мохМИ на

i-a з а ц" е тен и э перед уйор кой

-наполированной va J«HHS

Рисунок 3 - Динамика содержания нитратного азота (N03') в слое почвы 0-20 см, мг/кг абсолютно сухой почвы

некапсулированной мочевины - 134,5, при применении капсулированной мочевины уровень нитратов снизился на 27,5 % и составил 97,5 мг/кг (таблица 1).

Таблица 1

Сравнительная оценка применения разных форм мочевины

Вариант Соде ржание Уро- Товар-

N-NO3, крах- жай- ность, %

мг/кг мала, % ность, т/га

1. Мочевина некапсулиро-ванная N92P26K26 134,5 15,8 46,8 93

2. Мочевина капсулиро-ванная N92P26K26 97,5 17,5 56,5 97

НСР 70,2 1,17 6,97

Рисунок 4 - Динамика содержания нитратного азота (NO3-) в слое почвы 20-40 см, мг/кг абсолютно сухой почвы

В слое почвы 20-40 см содержание нитратного азота было высоким весь вегетационный период (рисунок 4). В обоих вариантах наблюдается постепенное увеличение содержания NO3" к фазе цветения и снижение к периоду уборки, в варианте с применением капсулированной мочевины содержание нитратного азота ниже. Максимальное значение уровня NO3" зафиксировано в варианте с некапсулированной мочевиной в фазу цветения -129,92 мг/кг абсолютно сухой почвы, что связано с обильными осадками в этот период и вымыванием азота из пахотного горизонта.

Учитывая влияние различных факторов на содержание минеральных форм азота в почве и их высокую лабильность в течение вегетационного периода, можно обсуждать только некоторые тенденции, связанные с этой проблемой. По результатам нашего опыта, капсу-лирование мочевины позволяет тормозить процесс ее трансформации в почве и в итоге, наблюдается более равномерное распределение минеральных форм азота в пахотном и подпахотном горизонтах в сравнении с некапсулированной мочевиной.

При планировании применения минеральных удобрений под картофель необходимо учитывать влияние удобрений не только на урожайность, но и на экологическую безопасность их использования, в том числе на качественные показатели клубней. Основные показатели качества картофеля - содержание нитратов и крахмали-стость. Содержание нитратов в клубнях картофеля не превышало ПДК (ПДК 25о мг/кг), максимальное содержание N-NO3 зафиксировано в варианте с применением

Результаты многих исследований показывают, что избыточное внесение азотных удобрений снижает содержание крахмала в клубнях картофеля [6, 7]. Среднее содержание крахмала в сорте «Розалинд» составляет 12-17 %, результаты нашего опыта показали, что применение капсулированной формы мочевины увеличивало содержание крахмала на 10,8 % в сравнении с не-капсулированной.

Урожайность - сложный комплексный показатель, на который влияют многие составляющие. Урожайность картофеля в регионах России во многом зависит от климата, от особенностей сорта и условий внешней среды. В нашем опыте урожайность картофеля была высокой (благоприятные климатические условия - теплая и влажная погода в июле и августе) и составила 46,8 т/га

- при применении некапсулированной мочевины и 56,5 т/га - в варианте с капсулированной мочевиной, что на 20,7 % выше варианта с некапсулированной мочевиной.

Заключение

Полученные данные по содержанию аммиачного и нитратного азота в почве в течение вегетационного периода при возделывании картофеля позволяют сделать вывод, что растворение и трансформация капсулированной мочевины в почве протекает более медленно и равномерно, чем некапсулированной, что создает благоприятный режим азотного питания картофеля в течении вегетации. Сбалансированное обеспечение растений азотом позволило получить урожайность картофеля при применении капсулированной мочевины на 20,7 % выше варианта с некапсулированной мочевиной и повысить качество клубней: уровень нитратного азота снижался на 27,5 %, содержание крахмала увеличивалось на 10,8 %.

Литература

1. Кудеяров В.Н. Агрогеохимические циклы углерода и азота в современном земледелии России // Агрохимия.

- 2019. - № 12. - С. 3-15.

2. https://rupec.ru/news/44057/

3. Глухов В.Н. На мировом рынке карбамида // Химия и бизнес. - 2017. - № 3-5. - С. 12-16.

4. Комиссаров И.Д. и др. Способ получения медленнодействующих капсулированных удобрений // Комиссаров И.Д., Уступалова В.А., Козел Е.Г., Филисюк Г.Н. // Патент на изобретение RU 2224732 C1, 27.02.2004. Заявка № 2002128714/15 от 25.10.2002.

X X

о го А с.

X

го m

о

2 О M

о

5. Козел Е.Г. Получение капсулированных с ингибиторами форм мочевины и их влияние на активность уре-азы и содержание азота в почве // Инновации и инвестиции. - 2019. №10. С. 221-225.

6. Берестов И.И. и др. Действие расчетных доз удобрений на урожай картофеля // Научные труды Белорусского НИИ земледелия. - 1981. - Вып. 25. - С. 88-93.

7. Кукреш Н.П. Влияние минеральных удобрений на урожай и химический состав картофеля // Труды ВИУА. - М., 1980. Вып. 61. - С. 105-108.

Comparative evaluation of the use of different forms of urea in

potato cultivation Kozel E.G., Filisyuk G.N.

State agrarian University of Northern TRANS-Urals Urea is the most concentrated (46% nitrogen) main nitrogen fertilizer, which is rapidly hydrolyzed in the soil. Features of nitrogen conversion cause relatively low efficiency of fertilizer nitrogen use and high losses, which reach 30% in the form of gaseous products, 10-15 % - due to leaching. In order to solve the problems of reducing nitrogen losses, the state agrarian University of the Northern TRANS-Urals developed a method for silicate coating of urea granules. This work is devoted to the study of the influence of different forms of urea-standard and encapsulated silicate composition-on the dynamics of the content of ammonia and nitrate forms of nitrogen in the soil, the quality of tubers and yield when cultivating potatoes of the Rosalind variety on meadow soils of the Tyumen region. A balanced supply of nitrogen to plants allowed to obtain potato yields when using encapsulated urea 20.7 % higher than the variant with uncapsulated urea and improve the quality of tubers: the level of nitrate nitrogen decreased by 27.5 %, the starch content increased by 10.8 %. Key words: urea, encapsulated urea, silicate composition, potatoes, ammonia nitrogen, nitrate nitrogen, starch.

References

1. Kudeyarov V. N. Biogeochemical cycles of carbon and nitrogen

in modern agriculture in Russia. - 2019. - No. 12. - P. 3-15.

2. https://rupec.ru/news/44057/

3. Glukhov V. N. On the world market of urea / / Chemistry and

business. - 2017. - № 3-5. - P. 12-16.

4. Komissarov I. D. et al. A method for obtaining slow-acting encapsulated fertilizers / / Komissarov I. D., Ustupalova V. A., Kozel E. G., Filisyuk G. N. / / Patent for the invention RU 2224732 C1, 27.02.2004. Application no. 2002128714/15 dated 25.10.2002.

5. Kozel E. G. Obtaining urea forms encapsulated with inhibitors

and their effect on urease activity and nitrogen content in the soil. Innovations and investments. - 2019. No. 10. Pp. 221-225.

6. Berestov I. I. et al. Effect of calculated doses of fertilizers on the

potato crop / / Scientific works of the Belarusian research Institute of agriculture. - 1981. - Issue 25. - Pp. 88-93.

7. Kukresh N. P. Influence of mineral fertilizers on the yield and

chemical composition of potatoes // Proceedings of VIUA. - M., 1980. Issue 61. - Pp. 105-108.

о es о es

О Ш

m

X

3

<

m О X X