CC BY
83
УДК: 635.21:631.8:631.4:539.16
УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО КАРТОФЕЛЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПРИМЕНЯЕМЫХ СРЕДСТВ ХИМИЗАЦИИ ПРИ РАДИОАКТИВНОМ ЗАГРЯЗНЕНИИ ПОЧВЫ
Шлык Д.П., аспирант, Справцева Е.В., аспирант, Шаповалов В.Ф., д.с.х.н., профессор, Силаев А.Л., к.с.х.н., доцент, Поцепай С.Н., доцент
ФГБОУ ВПО «Брянская государственная сельскохозяйственная академия»
В длительном полевом стационарном опыте Новозыбковской сельскохозяйственной
опытной станции ВНИИ люпина заложенном в 1993 году на дерново-подзолистой песчаной почве в условиях радиоактивного загрязнения изучали влияние различных систем удобрений в комплексе с химическими средствами защиты растений и стимулятором роста «Гумистим» на урожайность и качество клубней картофеля. Установлено, что применение удобрений позволяет повысить урожайность клубней на 110-172 ц/га по сравнению с контролем, а комплексное применение средств химизации (удобрения, пестициды и гумистим) обеспечило прибавку 173-242 ц/га. Применяемые средства химизации, как при отдельном внесении, так и в комплексе с пестицидами и стимулятором роста повышали товарность клубней картофеля, снижали содержание крахмала, улучшали аминокислотный состав, слабо влияли на концентрацию тяжелых металлов, снижали концентрацию радиоцезия в урожае клубней картофеля в 2,85-6,91 раза по сравнению с контролем.
Ключевые слова: картофель, урожайность, стимулятор роста, крахмал, нитраты, тяжелые
137/-1
металлы, Cs.
Картофель важнейшая продовольственная и техническая культура, которая занимает одну из ведущих позиций в сфере продовольственной безопасности России.
В условиях снижения объемов применения средств химизации при радиоактивном загрязнении обширных территорий юго-запада Нечерноземной зоны РФ, где сосредоточены огромные массивы дерново-подзолистых песчаных почв наиболее пригодных для возделывания картофеля (1-4).
Рекомендованные ранее системы применения удобрений в полевых севооборотах для дерново-подзолистых песчаных почв уже не обеспечивают получение экологически безопасной растениеводческой продукции и требуют кардинального усовершенствования (5,6). Одним из способов повышения
The effect of different systems of fertilizers in combination with plant protection chemicals and growth stimulator "Gumistim" on the yields and quality of potato tubers have been studied in long-term field stationary experiment of Novozybkov Agricultural Experiment Station of All Russia Research Institute of Lupine made in 1993 on sod-podzolic sandy soil in conditions of radioactive contamination.
It has been found, that the use of fertilizers allows to raise the yields of tubers per 110-172 kg / ha in comparison with the control and complex application of chemization means (fertilizers, pesticides and Gumistim) provided an increase 173-242 kg / ha. The applied of chemicalization means both in the separate application and in combination with pesticides and growth stimulator were increasing the marketability of potato tubers, were reducing starch content, were improving amino acid composition, had little effect on the concentration of heavy metals and were reducing the concentration of radioactive cesium in the yields of potato tubers in 2,85- 6.91 times comparison with the control.
Key words: potato, yield, growth stimulator, starch, nitrates, heavy metals, ^^s
определение экологически и экономически обоснованных доз органических и минеральных удобрений, применяемых в комплексе с другими средствами химизации, включая средства защиты растений и стимуляторы роста, оптимизация их доз и сочетаний, позволяющие ограничивать поступление в сельскохозяйственную продукцию
радионуклидов и тяжелых металлов (7,8).
Их значимость среди других агроприемов с каждым годом повышается, так как до сих пор не определены оптимальные дозы удобрений при возделывании картофеля в условиях радиоактивного загрязнения окружающей среды.
Целью наших исследований являлось изучение и научное обоснование комплексного применения удобрений, химических средств
урожайности и улучшения качества картофеля и других сельскохозяйственных культур в условиях радиоактивного загрязнения особую актуальность приобретает
Условия, материалы и методы исследований. Исследования проводились в 2009-2013гг. в стационарном полевом опыте Новозыбковской сельскохозяйственной
опытной станции ВНИИ люпина. Почва опытного участка дерново-подзолистая, слабооподзоленная песчаная сформированная, на водноледниковых песках. Перед закладкой опыта агрохимические показатели пахотного слоя были следующие: рНсол-6,7-6,9; Нг-0,51-0,56 ммоль-экв. на 100 г почвы, сумма поглощенных оснований - 10,0-16,4 ммоль-экв. на 100 г. почвы, содержание органического вещества 1,9-2,5% (по Тюрину), обменного калия -71-106 мг/кг, подвижного фосфора -370395 мг/кг (по Кирсанову). Плотность загрязнения опытного участка цезием -137-526566 кБк/м2.
Опыт в четырехкратной повторности проводился в четырехпольном плодосменном севообороте со следующим чередованием культур: картофель, овес, люпин, озимая рожь. Объект исследований картофель, сорт Кураж. В качестве органического удобрения
использовали подстилочный навоз крупного рогатого скота.
В минеральной системе применяли аммиачную селитру, суперфосфат двойной, гранулированный, калий хлористый.
Органические и минеральные удобрения вносили весной под перепашку зяби. Биопрепарат «Гумистим» (6 л/га) применяли в два срока: первая обработка в фазу бутонизации, вторая в конце фазы цветения. Схема опыта представлена в таблице 1.
Агротехника возделывания картофеля общепринятая для региона. Посадку картофеля проводили картофелесажалкой СН-4Б в конце апреля, уборку в первой декаде сентября вручную, сплошным поделяночным способом. Все учеты и наблюдения проводили в соответствии с общепринятой методикой (10). Анализ почвенных и растительных образцов выполняли в соответствии с методами принятыми в агрохимической службе РФ.
Погодные условия в годы проведения исследований существенно различались: по степени увлажненности 2009 г. характеризовался как избыточно увлажненный, умеренными были 2011 и 2012 годы, засушливыми были 2010 и 2013 годы, которые характеризовались крайне низкими запасами продуктивной влаги в почве, дефицитом
защиты растений и стимулятора роста «Гумистим» при выращивании картофеля в плосменном севообороте на дерново-подзолистой песчаной почве.
19,5 т/га, прибавка по отношению к контролю составили 11,0 т/га, при этом следует отметить, что наиболее высокий урожай клубней картофеля в этом варианте получен во влагообеспеченные годы (2009,2011,2012гг.).
Выявлена также высокая эффективность органо-минерального удобрения. Так, при внесении 40 т/га подстилочного навоза в сочетании с низкой дозой КРК (К75 Р30 К90)в среднем за 5 лет урожайность клубней составила 25,7 т/га. Прибавка урожая клубней по сравнению с органической системой составила 6,2 т/га, что объясняется более высокой доступностью питательных веществ органо-минеральной системой удобрения. Применение минеральных удобрений в дозе К75 Р30 К90 в наших исследованиях повысило урожайность клубней картофеля в сравнении с контролем в среднем за 5 лет на 11,1 т/га. Наиболее высокий урожай клубней картофеля в этом варианте получены в наиболее благоприятные по влагообеспеченности годы (2011,2012гг.) - 21,8-36,6 т/га соответственно.
При внесении дозы К150Р60К180 прибавка урожая по сравнению с контролем достигала уровня 14,4 т/га, а по сравнению с дозой К75Р30К90 прибавка урожая увеличилась на 3,3 т/га, при этом самый высокий урожай картофеля 40,2 т/га получен в благоприятном 2012 году.
Применение повышенной дозы N210P90K270 в отдельные годы способствовала повышению урожайности клубней картофеля, однако оно было неадекватным увеличению дозы минеральных удобрений, прибавка урожая по сравнению с контролем в среднем составила 13,5 т/га, что в 1,1 раза ниже по сравнению с прибавкой, полученной при внесении средней дозы К150Р60К180. Таким образом, эффективность повышенных доз КРК в годы с засушливым вегетационным периодом значительно снижается.
Применение пестицидов на фоне удобрений увеличивало урожайность на 12,9-19,8 т/га по сравнению с контролем, при максимальном значении по органо-минеральной системе удобрения (вар. 7).
Самые высокие прибавки урожайности 16,124,2 т/га наблюдались при комплексном применении удобрений, пестицидов и гумистима. Максимальная урожайность клубней картофеля 32,7 т/га получена на фоне
осадков и их не равномерностью выпадения. По органо-минеральной системы удобрения в этой причине урожайность клубней картофеля сочетании с пестицидами и гумистимом (вар. по годам исследований имела колебания. 11).
Результаты исследований и их обсуждение. В среднем за 5 лет исследований урожайность клубней картофеля в контрольном варианте составила 0,85 т/га с колебаниями по годам 4,6-11,0 т/га (табл.1). Применение органического удобрения увеличило
урожайность картофеля до
Таблица 1 - Урожайность клубней картофеля, т/га
Варианты Урожайность Среднее Прибавка, т/га
2009 2010 2011 2012 2013 среднее от удобрений от пестицидо в от гумистим а
1 .Контроль (без удобр) 6,4 9,3 11,0 11,0 4,6 8,5 - - -
2. Навоз 80 т/га 17,3 16,9 22,6 26,2 14,6 19,5 11,0 - -
3. навоз 40т/га+ К75Р30К90 25,3 17,1 28,3 39,2 18,7 25,7 17,2 - -
4.К15оРбоК18„ 13,5 12,8 21,8 36,6 13,4 19,6 11,1 - -
5. К75Р30К90 18,2 13,6 26,8 40,2 15,5 22,9 14,4 - -
6. И210Р90К270 19,7 14,2 24,8 35,9 15,4 22,0 13,5 - -
7.Навоз 40т/га+ К75Р30К90 +пестициды 27,7 21,0 29,3 42,7 20,9 28,3 - 2,6 -
8. К75Р30К90 +пестициды 16,3 13,5 23,8 37,2 16,4 21,4 - 1,8 -
9. К150Р60К180 24,1 20,6 28,7 34,3 23,3 26,2 - 3,3 -
10. К210Р90К270 + пестициды 26,5 19,2 27,3 30,9 20,7 24,9 - 2,9 -
11 .Навоз 40т/га + К75Р30К90 +пестициды+гумистим 32,8 26,7 37,6 43,2 23,4 32,7 - - 4,4
12.^30^0 +пестициды+гумистим 16,8 19,8 31,2 38,1 17,1 24,6 - - 3,2
13^150Р60К180 +пестициды+гумистим 29,0 19,8 33,8 43,0 22,7 29,7 - - 3,5
14.Ы210Р90К270 пестициды +гумистим 24,6 16,3 28,7 41,5 17,8 25,8 - - 0,9
НСР 0,5, т/га 1,2 2,3 1,5 2,9 1,8 - - -
Примечание-пестициды: зенкор 50% с.п.-0,7 кг/га; кг/га, сектин феномен ВДГ-1,25 кг/га; актара ВДГ-1
Товарность клубней картофеля в среднем за годы исследований колебались от 61 до 85 % при показателе на контроле 61 % (табл. 2). Под влиянием удобрений товарность увеличилась на 20-22 % от удобрений и пестицидов на 22-25 %, а при комплексном использовании средств химизации на 25-27 % по сравнению с контролем.
Содержание крахмала в клубнях картофеля незначительно различалось по вариантам опыта и варьировало от 11,6 до 13,0 %. Под влиянием удобрений как при отдельном внесении, так и в комплексе с пестицидами и гумистимом наряду с
титус СТС -0,50 кг/га; ридомил голд МЦ-2,5 0,06 кг/га
ростом урожайности способствовали более мощному росту ботвы и более позднему ее отмиранию оттока питательных веществ из ботвы в клубни.
Содержание нитратов в клубнях картофеля по вариантам опыта колебалось в пределах 85-222 мг/кг, что не превышало норматив (ПДК) (табл. 2). Наибольшее накопление нитратов, отмечено в вариантах с повышенной дозой №К (.К220Р90К270) как при отдельном внесении, так и при комплексном применении средств химизации (вар. 14).
Таблица 2 - Качество клубней картофеля (средне за 2009-2013гг.)
Варианты Показатели
Товарность, % Крахмал, % Нитраты176, мг/кг
1 Контроль без удобрений 61 13,0 85
2 Навоз 80 т/га 82 12,6 178
3 Навоз 40т/га+ К75Р30К90 82 12,4 176
4 ■^75Р30К90 81 12,3 188
5 ^150Р60К180 82 11,8 201
6 ■^220Р90К270 83 11,6 222
7 Навоз 40т/га+ Ы75Р30К90 +пестициды 86 12,2 198
8 Ы75Р30К90 +пестициды 84 12,3 184
9 К150Рб0К180+пестициды 86 12,0 200
10 Ы210Р90К270 + пестициды 87 11,7 222
11 .Навоз 40т/га + Ы75Р30К90 +пестициды+гумистим 87 12,4 196
12 .Ы75Р30К90 +пестициды+гумистим 86 12,4 193
13 К150Р60К180 +пестициды+гумистим 87 12,5 202
14 Ы210Р90К270 пестициды+гумистим 88 12,5 211
НСР 0,5, т/га 5,1 1,2 26
Результаты биохимических исследований свидетельствуют о том, что в аминокислотном составе клубней картофеля отмечены некоторые изменения количественного характера (табл. 3).
Удобрения обеспечивают наиболее благоприятный аминокислотный состав клубней. Наибольшее количество суммы незаменимых аминокислот (37,5-38,0 мг/кг) обеспечена система
удобрения, включающая совместное внесение 40 т/га подстилочного навоза, минеральных удобрений (К75Р30К90) в комплексе с пестицидами и биопрепаратом «Гумистим», а также минеральная система К150Р60К180 при комплексном применении средств химизации (удобрения + пестициды + гумистим).
Таблица 3 - Влияние средств химизации на содержание аминокислот в клубнях картофеля, т/га сухого вещества (среднее за 2009-2013гг.)
Аминокислоты Варианты
Контроль ^ О и сл 3 £ ^ Рч 3 ^ я + га 0 ы и, й ^ * § ГЯ Н ^ Он К 8 5 ё и + + .2 § 5 8 £ ^ ^ ^ гя Я о ^ Он Я я оо пл с а о 7 ст м 8 5 ё £ и + + + о Я Ч £ 3 1 ^ 1 § £ и Ь
1 Аламин 5,82 5,76 5,48 5,86 6,88
2 Аргинин 4,46 4,53 4,62 4,66 4,68
3 Аспарагин 18,42 18,56 18,86 18,88 18,76
4 Валин* 5,82 5,58 5,64 5,86 5,91
5 Гистидан* 1,29 1,42 1,46 1,53 1,52
6 Глицин 3,71 3,84 3,88 3,92 3,93
7 Глутамин 5,18 5,09 5,13 5,22 5,26
8 Изолейцин* 4,12 3,86 3,53 3,48 3,32
9 Лейцин* 7,38 6,02 7,26 4,72 8,54
10 Лизин* 4,85 4,58 4,66 5,13 5,26
11 Метеонин* 1,66 1,68 1,72 1,74 1,76
12 Пролин 7,54 6,46 6,32 6,56 6,73
13 Серин 4,52 4,41 4,63 4,36 4,46
14 Тирозин 4,06 4,43 4,48 4,52 5,18
15 Треонин 3,66 3,84 3,88 3,92 3,90
16 Тритофан* 4,58 4,36 4,43 4,52 5,21
17 Фенилаламин* 3,88 4,26 4,35 5,13 5,09
Сумма 90,33 89,98 90,30 92,71 96,39
Незаменимые аминокислоты, % от суммы 36,9 36,4 36,6 37,5 38,0
Примечание: знаком * показаны незаменимые аминокислоты.
Содержание тяжелых металлов в клубнях картофеля в среднем за годы исследований в контрольном варианте в клубнях картофеля не превышало ПДК (табл. 4). Так, содержание меди по вариантам опыта варьировало в пределах 0,68-1,46 мг/кг сухой массы не
Самое высокое содержание свинца отмечалось в клубнях картофеля не превышало уровня 0,22 мг/кг, при этом при комплексном применении средств химизации включая биопрепарат «Гумистим» отмечено
концентрации свинца в урожае.
превышая ПДК. Органические и минеральные удобрения практически не оказывали влияние на содержание меди в клубнях картофеля.
Под влиянием последовательно
возрастающих доз КРК отмечено некоторое повышение концентрации меди в клубнях картофеля. При комплексном применении средств химизации повышения концентрации меди не отмечалось.
Таблица 4 - Влияние средств химизации и 137Сэ в клубнях картофел;
Наиболее высокая концентрация цинка получена в контрольном варианте - 3,86 мг/кг, что в 2,6 раза ниже ПДК. Во всех изучаемых вариантах опыта концентрация цинка не превышала его содержания в контрольном варианте, то есть было ниже ПДК. Во всех изучаемых вариантах опыта концентрация цинка не превышала его содержание в контрольном варианте, то есть было ниже первого значения (10 мг/кг). на содержание тяжелых металлов (ТМ) [ (среднее за 2009-2013 гг.)
Варианты Содержание, мг/кг сухой массы "С Бк/кг сырой массы
Си РЬ гп Мп
Контроль 1,35 0,11 3,86 11,21 76
Навоз 80 т/га 1,37 0,16 2,53 10,87 31
Навоз 40 т/га+Ш5Р30К90 1,22 0,12 2,36 12,04 25
Ш5Р30К90 1,32 0,08 3,52 11,56 22
Ш50Р60К180 1,43 0,06 3,18 9,16 20
Ш25Р90К270 1,46 0,22 3,75 11,18 18
Навоз 40 т/га+Ш5Р30К90+пестициды 1,12 0,11 2,30 12,45 19
Ш5Р30К90+пестициды 0,86 0,06 2,42 11,65 22
М50Р60К180+пестициды 0,68 0,06 2,12 9,97 17
Ш25Р90К270+пестициды 1,32 0,13 2,48 10,26 14
Навоз 40 т/га+Ш5Р30К90+пестициды + гумистим 1,06 0,10 2,18 11,16 16
М75Р30К90+пестициды + гумистим 0,74 0,06 2,22 10,17 16
Ш50Р60К180+пестициды + гумистим 1,18 0,05 2,09 10,13 13
Ш25Р90К270+пестициды + гумистим 1,26 0,10 2,34 9,60 11
ПДК 5,0 0,5 10 - 120
Ранее установлено [9], что проявление токсического действия марганца может проявляться при содержании его в растениях свыше 30 мг/кг сухой массы. В наших исследованиях концентрация марганца в клубнях картофеля по вариантам опыта изменялась в пределах 9,16-12,45 мг/кг при содержании его в контрольном варианте 11,21 мг/кг.
Таким образом, изучаемые средства химизации, как при отдельном внесении, так и комплексном их применении не способствовали накоплению тяжелых металлов (МТ) в клубнях картофеля в токсичных концентрациях.
Максимальная концентрация 137Сэ в клубнях картофеля отмечена в контрольном варианте, в среднем за годы исследования она составила 176 Бк/кг при нормативе 120 Бк/кг (СанПин 2.3.2. 1078-01). Внесение подстилочного навоза в дозе 80 т/га позволило получить клубни картофеля с содержанием 137Сэ в 2,45 раза ниже, чем в контрольном варианте. Внесение полного минерального удобрения К75Р30К90 совместно с навозом (40 т/га) снизило переход радиоцезия из почвы в основную продукцию в 3,04 раза.
От применения низкой дозы К75Р30К90 концентрация 137Сэ в клубнях картофеля по сравнению с контролем уменьшились в 3,8 раза,
Таким образом, в условиях радиоактивного загрязнения дерново-подзолистых песчаных почв наибольший урожай клубней картофеля обеспечили органо-минеральная (навоз 40 т/га + К75Р30К90) и минеральная (К150Р60К180) системы в комплексе с химическими средствами защит растений и биопрепаратом «Гумистим»-327 и 297 ц/га соответственно. Применение удобрений, как при отдельном внесении, так и в комплексе с пестицидами и гумистимом повышало выход товарных клубней на 21-26 %, под влиянием изучаемых средств химизации отмечалось снижение содержания на 0,4-1,4 % относительно контроля.
Под влиянием возрастающих доз КРК повышалось содержание нитратов в клубнях картофеля, однако оно не превышало ПДК (250 мг/кг).
Наибольшее количество суммы
незаменимых аминокислот (37,5-38,0 мг/кг) обеспечило органо-минеральная система (навоз 40 т/га + К75Р30К90)в комплексе с пестицидами и биопрепаратом «Гумистим», а также минеральная система К150Р60К180 при комплексном использовании средств химизации.
Концентрация тяжелых металлов (ТМ) во
а от повышенной
N210P90K270 , а от повышенной N220P90K270 в 4,2 раза.
Пестициды и гумистим на фоне применяемых систем удобрения
способствовали снижению концентрации 137Cs в клубнях картофеля, что можно объяснить биологическим разбавлением при повышении урожайности. наибольший эффект получен, в варианте с повышенной дозой N220P90K270 , где концентрация 137Cs в 6,91раза ниже чем в контроле.
2. Сычев, В.Г. удобрение и защита картофеля в условиях радиоактивного загрязнения / В.Г, Сычев, В.Ф. Шаповалов, Н.М. Белоус, Д.П. Шлык // Плодородие.-2004-№5. С.37-38.
3. Державин, Л.М. Современное состояние использования удобрений в России / Л.М. Державин. Агрохимия. -1998.-№1 -с.5-12
4. Белоус, Н.М. Продуктивность пашни и реабилитация песчаных почв /Н.М. Белоус, В.Ф. Шаповалов. - Брянск: БГСХА. -2006-432 с.
5. Молявко, А.А. Комплекс агроприемов повышает рентабельность возделывания картофеля / А.А. Молявко, А.В. Марухленко, Н.П. Борисова // Картофель и овощи.-2011. №1.-с.6-7.
6. Шаповалов, В.Ф. Система удобрения озимой ржи при радиоактивном загрязнении почвы / В.Ф. Шаповалов // Плодородие. 2005. №4-с.35-37.
всех изучаемых вариантах опыта не превышала ПДК.
Изучаемые системы удобрения, как при отдельном, так и комплексном применении средств химизации снижали накопление 137Cs в клубнях картофеля в 3,04-6,91 раза по сравнению с контролем.
Литература. 1. Алексахин, Р.М. Поведение 137Cs в системе почва-растение и влияние внесения удобрений на накопление радионуклидов в урожае / Р.М. Алексеев, И.Т. Моисеев, Ф.А. Тихомиров // Агрохимия.-1992.№3. —С .127-138
7. Белоус, Н.М. Производство овса в условиях радиоактивного загрязнения /Н.М. Белоус, В.Ф. Шаповалов, Г.П. Малявко, М.В. Матюхина // Агрохимический вестник.-2012 №5. С.20-21
8. Попова, А.А. Влияние минеральных и органических удобрений на содержание тяжелых металлов в почве / А.А. Попова // Агрохимия. 1991. №3 с. 62-69.
9. Алексеев, Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях / Ю.В. Алексеев // Л.: Агропромиздат. Ленингр. Отд-ние,1987 141с.
10. Доспехов, Б.А. Методика полевого опыта. М.: Агропромиздат, 1985.-351с.
