Agro_evrohim_VL_3

Биологическая стратегия: новые подходы к применению удобрений при выращивании картофеля

0 333

Текст: Л. С. Федотова, д-р с.-х. наук, проф., зав. лаб.; С. В. Жевора, канд. с.-х. наук, директор; Н. А. Тимошина, канд. с.-х. наук, ст. науч. сотр.; Е. В. Князева, мл. науч. сотр.; С. С. Кузнецов, аспирант, ФГБНУ «ВНИИ картофельного хозяйства им. А. Г. Лорха»

В системе агротехнологий, обеспечивающих высокие урожаи картофеля, удобрения играют одну из наиболее важных ролей. Обычно для этих целей используются достаточно большие дозы минеральных туков, однако наблюдаемая в последние годы тенденция перехода на биологические методы ведения сельского хозяйства делает актуальным поиск новых способов выращивания этой клубненосной культуры.

С момента появления минеральных удобрений в 50-е годы XIX века существуют две противоположные позиции: одни сельхозпроизводители настаивают на их применении, а другие — категорически возражают против этого. Оптимальным решением в этой ситуации является совместное использование туков и биологических методов, в том числе соблюдение севооборотов, выращивание многолетних трав и сидератов, внесение органических подкормок и прочее. Подобный способ возможно использовать в том числе при культивировании картофеля.

ПОТЕНЦИАЛ ОТРАСЛИ

Известно, что Россия обладает разнообразными зональными типами почв и самой большой площадью сельхозугодий — 10% всех пахотных земель мира. При этом внутри каждого массива наблюдаются градации по водно-физическим, гранулометрическим и агрохимическим параметрам. Так, кислые почвы с рН менее 4,5 единицы занимают 1/3 всех территорий. Им свойственны недостаток азота, низкое содержание фосфора и калия, а также концентрация гумуса на уровне 50%, серы — 76,7%. Однако за время перестройки в СССР из оборота было выведено 41 млн га пашни, что критически много. Возвращение этих земель происходит медленными темпами.

По данным Министерства сельского хозяйства РФ, ежегодно в нашей стране выпускается около 17–18 млн т минеральных удобрений в пересчете на действующее вещество (д. в.), из которых в отечественной аграрной отрасли применяется не более 2,4 млн т. Весь остальной объем поставляется на экспорт. В результате такого массового производства возникает внушительное количество отходов металлургической, химической промышленности, прежде всего фосфогипса, и других. При этом потенциальный ресурс внутреннего рынка составляет 8–10 млн т д. в. туков, что в четыре раза больше, чем применяется сейчас. В последние годы отмечается тенденция увеличения объема вносимых удобрений. К примеру, в 2014 году количество используемых на отечественных полях минеральных туков возросло на 6,6%, органических — на 13,7%. Однако угодья, подвергнутые воздействию агрохимикатов, составляют только около 46% от общей посевной площади сельскохозяйственных культур.

СОПУТСТВУЮЩИЙ ВРЕД

По мнению многих аграриев, особенно начинающих, удобрения являются главным рычагом повышения урожайности культур. По этой причине нередко в крупных сельскохозяйственных организациях при выращивании картофеля вносится 145 кг д. в. туков, или 300–500 кг/га в физической массе. При этом далеко не все сельхозпроизводители помнят, что один из существенных недостатков большинства таких добавок — содержание сопутствующих балластных элементов типа фтора, натрия, а также токсичных тяжелых металлов, в том числе кадмия, свинца и мышьяка, при узком наборе питательных компонентов в виде азота, фосфора и калия. Например, 50–80% фтора, поступающего с фосфатным сырьем, остается в подкормках, поэтому с одной тонны необходимого растениям фосфора на поля поступает около 160 кг фтора, что приводит к ухудшению свойств и плодородия почвы, ингибированию в ней биологических процессов и нарушению биохимии агрокультур. Простой и двойной суперфосфат независимо от исходного сырья, а также фосфоритная мука из большей части месторождений содержат значительные примеси стронция — от 0,2 до 1,2%. В меньших количествах этот элемент присутствует в концентрированных удобрениях — аммофосе и диаммофосе. Большую опасность также представляет кадмий в фосфатах, близкий по свойствам кальцию и тяжело выделяемый из подобных руд. При этом существует практический опыт, при котором для достижения урожайности картофеля в 40 т/га по расчетам требуется внести порядка 1000 кг/га удобрений в физической массе. Однако многолетними стационарными научными опытами было доказано, что чем выше доза NPK, тем ниже ее окупаемость, причем для среднеспелых и среднепоздних сортов картофеля эта закономерность является особенно актуальной. Более того, настолько внушительные объемы удобрений наносят серьезный вред почве.

1 Окупаемость одного килограмма действующего вещества минеральных удобрений прибавками урожайности клубней картофеля, в среднем за три года

КИСЛОТНЫЙ БАЛАНС

Специалистами отрасли было установлено, что систематическое применение физиологически кислых минеральных туков повышает кислотность дерново-подзолистых участков, ускоряет вымывание из пахотного горизонта кальция и магния, увеличивает ненасыщенность земель основаниями. Кроме того, в целом снижается плодородие и наблюдается почвоутомляемость. Так, в длительном опыте для нейтрализации физиологической кислотности за 12 лет использования минеральных удобрений ученым ФГБНУ «ВНИИ картофельного хозяйства им. А. Г. Лорха» пришлось внести 1600–2670 кг CaCO3 в течение трех ротаций севооборота, то есть затратить энергию в объеме 6000–10000 МДж.

Помимо отрицательного действия на кислотный баланс, систематическое применение высоких доз NPK приводит к снижению биологической составляющей почвы. В результате разрушается гумус, ухудшается структура участка и уплотняется пахотный слой. Последний становится менее обеспеченным доступным воздухом, влагой и питательными веществами, в связи с чем повышаются трудозатраты на его механическую обработку. С помощью наблюдений за биологической активностью почвы (БАП) в краткосрочном полевом опыте, длившемся три года, специалисты научного учреждения при использовании метода льняных полотен установили, что наихудшие показатели почвы наблюдались именно на фоне высокой дозы минеральных удобрений. Снижение объема NPK на 50% в сочетании с предпосадочной обработкой клубней картофеля бактериальными добавками восстанавливало БАП.

ПОЛЕЗНЫЕ БАКТЕРИИ

Из всех факторов, определяющих продуктивность системы «почва — растение», микроорганизмы играют главенствующую роль. Внесение высоких доз минеральных удобрений и пестицидов способствует уменьшению общей численности бактерий и актиномицетов, а также приводит к увеличению количества грибов. Кроме того, в пахотном слое на фоне ослабления ферментативной активности снижается численность насекомых и дождевых червей. В связи с этим при выращивании картофеля актуальным становится использование специальных микробиологических добавок на основе бактерий Bacillus subtilis штамма Ч-13, например «Экстрасол», «БисолбиСан», «БисолбиФит» и других. Взаимодействие этих микроорганизмов с растением основывается на их колонизации ризосферной зоны корней, за счет чего затрудняется доступ патогенов к источникам питания и предотвращается заражение культур. Подобные средства могут представлять собой порошок или жидкость, в которых сочетаются качества биологических и химических препаратов. При их использовании наблюдаются нормализация питания из-за перевода почвенных запасов азота, фосфора и калия в доступную для растений форму, стимуляция развития корневых волосков и увеличение их поглотительной способности. Обычно бактерии в таких препаратах не угнетаются минеральными удобрениями, а могут использоваться для смешивания с их гранулами, что делает туки экологически безопасными и эффективными. Более того, полезная микрофлора, заселенная на поверхность частиц минеральных подкормок, способна активировать содержащиеся в них питательные вещества, что позволяет на 10–30% увеличить урожайность сельскохозяйственных культур. Аминокислоты, витамины, гормоны и органические кислоты, вырабатываемые бактериями, содержащимися в микробиологических препаратах, стимулируют и ускоряют физиологические процессы в клетках, увеличивают интенсивность фотосинтеза и дыхания, а также значительно укрепляют иммунную систему растения. Проведенный на яровом ячмене опыт показал, что биомодификация аммофоса и азофоски, то есть обработка гранул этих минеральных удобрений биопрепаратом, обеспечила достоверное увеличение урожайности зерна на 12–20%. Хотя применение данной технологии повышало стоимость туков на 60–70%, окупаемость на почвах с низким содержанием подвижного фосфора оказалась больше, чем на участках с высокой концентрацией этого элемента.

СПЕЦИАЛЬНЫЕ ПРИЕМЫ

Сегодня метод биомодификации минеральных удобрений не используется широко в отечественном практическом земледелии, в том числе в технологиях возделывания картофеля, поэтому необходимо увеличивать биологическую составляющую любыми другими способами. Среди них — сидерация пашни и сокращение разрыва в поступлении органического вещества в почву между природными биоценозами и агроценозами. Последний метод может обеспечить достаточный уровень биологической активности, исключить почвоутомление и дальнейшее разложение биомассы при воздействии сапрофитной микрофлоры, что будет способствовать снижению эрозии и накоплению токсикантов. Радикальными приемами охраны почв считаются проведение известкования, посев многолетних трав, применение традиционных и альтернативных органических удобрений, введение сидеральных паров и обработка грунта с оставлением мульчирующего верхнего слоя, например измельченной соломы.

Специалистами ФГБНУ «ВНИИ картофельного хозяйства им. А. Г. Лорха» была проверена эффективность всех данных методов. Так, в длившемся в течение пяти лет стационарном опыте биомасса донника и люпина по содержанию сухого вещества была эквивалентна внесению 38–56 и 40–44 т/га подстилочного навоза соответственно. С ними в почву возвращалось 159–345 кг/га азота, 35–75 кг/га фосфора, 154–253 кг/га калия, 128–252 кг/га кальция, 42–89 кг/га магния. Данное количество питательных элементов смогло почти полностью обеспечить урожай картофеля на уровне 40 т/га азотом, фосфором, кальцием и магнием, а на две трети — калием. Влажность почвы после запашки сидеральных однолетних культур увеличилась на 7–10%. Биологическая активность возрастала как в первый год возделывания этих растений, так и в последующие, что оказалось особенно важным в периоды с дефицитом осадков. В результате урожай картофеля сортов Жуковский ранний и Малиновка за два года после запашки донника повысился в среднем на 32%, люпина — на 25%.

ЩЕЛОЧНОЙ ДЕФИЦИТ

Среди сельхозпроизводителей достаточно широко распространен миф о способности картофеля переносить кислые почвы. Однако серией научных опытов было доказано, что продуктивность этой культуры в большей степени повышается именно на известкованных полях. В этом случае важной проблемой становится возникновение парши обыкновенной, но сейчас существуют сорта, устойчивые к данной болезни.

Другие длительные исследования показали, что внесение извести в севообороте на вариантах с органоминеральной системой питания повышало урожайность картофеля в 1,5 раза — с 165,6 до 256 ц/га. Аналогичная ситуация наблюдалась и при бессменном севообороте культуры — продуктивность увеличивалась на 38%. В последующих длительных опытах также было определено, что в процессе роста и развития картофель потребляет в 2–2,3 раза больше кальция и магния, чем фосфора. В то же время дефицит щелочноземельных элементов приводит к снижению урожаев, качества продукции, ее сохранности, эффективности минеральных удобрений и почвенного плодородия. Клубни картофеля с низким содержанием кальция характеризуются плохой усвояемостью при питании человека. По данным немецких ученых, с возрастанием удельного веса клубней, то есть с увеличением концентрации сухого вещества и крахмала, количество кальция и бора в них уменьшается.

ФАКТОР СОЧЕТАНИЯ

В другом стационарном опыте в течение трех лет специалисты ФГБНУ «ВНИИ картофельного хозяйства им. А. Г. Лорха» в условиях черноземных почв Центрально-Черноземного региона изучали эффективность применения запашки сидератов, внесения минеральных и бактериальных удобрений при выращивании картофеля. Исследования показали, что данные технологии оказали достоверное положительное влияние на концентрацию важных питательных элементов в приповерхностном слое. Из трех изучаемых предшественников, которыми выступали картофель, редька и вика, а также гречиха и вика, оптимальные параметры плодородия выщелоченного чернозема складывались после запашки первого бинарного сидерата. Кроме того, применение полной и половинной доз минеральных туков в сочетании с обработкой посадочного материала бактериальными препаратами «Азотовит» и «Фосфатовит» перед закладкой клубней способствовало формированию положительной направленности в содержании подвижного фосфора, обменного калия и нитратного азота. Использование обычных удобрений без бактериальных составляющих в этом звене создавало не всегда плюсовые показатели баланса элементов питания.

2 Влияние предшественников, минеральных и бактериальных удобрений на урожай картофеля сорта Удача на выщелоченном черноземе, Тамбовская область

В условиях засухи первого года проведения опыта достоверное увеличение массы клубней под влиянием биопрепаратов наблюдалось на неудобренном варианте — прибавка равнялась 4,1 т/га к контролю, или 33,9%. Воздействие бактериальных туков на величину урожая изучаемой культуры на минеральном фоне не было установлено. За последующие два года максимальная продуктивность картофеля, составлявшая 20,2–35,5 т/га, и эффективность минеральных удобрений в 60,9 и 38,6% были получены в звене севооборота с применением редьки масличной и вики. При этом результативность предпосадочной обработки клубней бактериальными препаратами равнялась 9,2–15%. За время исследований наиболее ярко действие биокомпонентов проявилось в звене севооборота с гречихой и викой. При этом природные средства хорошо функционировали как в неудобренной почве, так и на фоне половинной дозы NPK — их эффективность достигала 24,6 и 20,2% соответственно. Запашка бинарного сидерата, состоящего из гречихи и вики, без применения удобрений повышала урожайность картофеля до 19,1 т/га, или на 39,4%, из редьки и вики — до 20,2 т/га, или на 47,4%, по сравнению с вариантом возделывания изучаемой культуры повторно в течение трех лет — 13,7 т/га.

НА ОДНОМ ПОЛЕ

Положительный результат от использования бактериальных удобрений в ходе этого опыта также был получен при повторном выращивании картофеля на одном месте — от 10,6% на фоне полной дозы NPK до 27% при внесении половины нормы. Однако постоянное возделывание одной культуры в течение трех лет ослабило действие туков, в результате чего их эффективность в первом случае снизилась с 76 до 53,2%, а во втором — с 43,8 до 26,1%. При этом продуктивность картофеля находилась в относительно низком и узком интервале — 13,7–22,6 т/га. Общие сборы урожая при повторной посадке на одном участке существенно возрастали за счет снижения антропогенной нагрузки, то есть уменьшения дозы NPK на 50%, и применения бактериальных препаратов.

3 Затраты антропогенной энергии на нейтрализацию физиологической кислотности минеральных удобрений после трех ротаций севооборота

В рамках этих исследований качество продукции повышалось на вариантах с запашкой сидератов, использованием неполного объема минеральных удобрений в сочетании с бактериальными компонентами. В этих случаях концентрация крахмала увеличивалась на 0,9–1%, витамина С — на 2–2,3 мг% по сравнению с соответствующими делянками повторной посадки картофеля. Помимо этого, применение обычных туков и биологических препаратов в звене севооборота с гречихой и викой, редькой и викой положительно влияло на качество клубней, причем обработка семенного материала бактериальными средствами улучшала продукцию как на неудобренном фоне, так и при внесении полной и половинной доз NPK.

КОРРЕКТИРОВКА МЕТОДОВ

Таким образом, многочисленные научные исследования и полевые опыты специалистов ФГБНУ «ВНИИ картофельного хозяйства им. А. Г. Лорха» позволили установить, что в современных условиях стратегия применения удобрений при выращивании картофеля складывается из нескольких составляющих. Прежде всего, сельхозпроизводителю необходимо усилить потенциал почв с помощью увеличения доли многолетних трав, использования сидератов и создания мульчирующего слоя из пожнивно-корневых остатков и соломы при отказе от гербицидов. Также следует искусственно культивировать на полях почвообразующие микроорганизмы — бактерии, микрогрибы и червей. Дозы внесения основных питательных элементов необходимо рассчитывать с учетом почвенного плодородия и запланированной урожайности. Более того, можно заменять до 50% минеральных удобрений на бактериальные средства, что особенно актуально в засушливых южных регионах страны. При посадке или за 2–3 дня до нее рекомендуется обрабатывать семенной материал биопрепаратами вместе с регуляторами роста и микроэлементами. Корректировка некорневыми подкормками, водорастворимыми макро- и микроудобрениями и уменьшенными дозами средств защиты растений должна осуществляться 1–2 раза в комплексе с биологически активными веществами. При этом нельзя забывать о подборе и выведении сортов картофеля с хорошей адаптацией к климатическим условиям, то есть с высокой концентрацией аскорбиновой кислоты, меньшей проницаемостью мембран и невысокой испаряемостью. Соблюдение всех этапов данной системы позволит практически каждому сельхозпроизводителю получать высокие урожаи картофеля с одновременным сохранением почвенного плодородия.

Подписаться на статьи

Наши новости
Cпециальные предложения
Cобытия и конференции

Баннер_400х400_на_сайт_Page_2
Баннер_240
Яндекс.Метрика

© 2013 Агробизнес. Ежедневное интернет-издание о новом поколении предпринимателей. Использование материалов Агробизнеса разрешено только с предварительного согласия правообладателей. Все права на картинки и тексты в разделе Новости принадлежат их авторам. Сайт может содержать контент, не предназначенный для лиц младше 18-ти лет.