Удобрения для картофеля: полевые опыты по внесению хлорсодержащих калийных удобрений

Текст: Л. С. Федотова, д-р с.-х. наук, проф., зав. отделом; Я. В. Докшин, соискатель; Н. А. Тимошина, канд. с.-х. наук, вед. науч. сотр.; Е. В. Князева, мл. науч. сотр., ФГБНУ ВНИИКХ им. А. Г. Лорха

Один из наиболее актуальных вопросов картофелеводства — достижение максимальной урожайности этой культуры. В решении подобной задачи поможет внесение хлорсодержащих калийных удобрений, поскольку калий, магний, сера и хлор играют главную роль в жизнедеятельности такого незаменимого растения, как картофель.

Для подтверждения положительного влияния калия, магния, хлора и серы на урожайность картофеля специалисты ФГБНУ ВНИИКХ им. А. Г. Лорха провели различные полевые опыты. Эксперимент по сравнительному действию двух форм калийных удобрений — хлористого калия и калимагнезии — на посадках картофеляпроводился в ООО «Матвеевка» Луховицкого района Московской области в 2012–2014 годах, а также в ООО «Редкинская АПК» Конаковского района Тверской области в 2015 году. Объектами исследований выступили ранние сорта «Удача» и «Любава», а также среднеспелый «Голубизна».

ПРАКТИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ

Схема опыта предполагала семь экспериментальных делянок. Первая стала контрольной — на ней никакие удобрения не применялись. На второй использовали N₉₀P₉₀K₁₃₅Cl₁₀₀, на третьей — N₁₂₀P₁₂₀K₁₈₀Cl₁₃₅, а на четвертой — N₉₀P₉₀K₁₃₅Cl₁₀₀ в основное внесение до посадки и N₃₀P₃₀K₄₅Cl₃₅ при окучивании рядков. На пятой делянке вносили N₉₀P₉₀K₁₃₅Mg₅₃S₈₇, на шестой — N₁₂₀P₁₂₀K₁₈₀Mg₇₀S₁₁₅, а на последней — N₉₀P₉₀K₁₃₅Mg₅₃S₈₇ в основное внесение до посадки и N₃₀P₃₀K₄₅Mg₁₇S₂₈ при окучивании рядков. В ходе опытов использовали определенные формы удобрений: аммиачная селитра — 34 процента N; аммофос — 10 процентов N и 52 процента P₂O₅; калий хлористый — 57 процентов K₂O и 43 процента Cl; калимагнезия — 32 процента K₂O и 12,5 процента MgO с 20,5 процента S.

Посадки производились 8 мая 2012 года, 10 мая 2013 года и 2 мая 2014 года. Первым с середины августа убирали сорт «Удача», затем последовательно с интервалом в 10 дней — «Любава» и «Голубизна». Схема посадки — 70×30 см, площадь участка составляла 45 кв. м. Повторность трехкратная. Расположение делянок было рандомизированным внутри повторений, агротехника ухода соответствовала общепринятой для зоны возделывания. Почва опытных участков была дерново-подзолистая среднесуглинистая. рН_KCl равнялся 5,56–5,90; Нг — 3,58–4,83 мг-экв/100 г почвы; сумма поглощенных оснований составляла 13,7–14,6 мг-экв/100 г почвы, а степень насыщенности ими — 74,7–77,3 процента; содержание подвижного фосфора P₂O₅ — 141–165 мг/кг почвы, обменного калия K₂O — 132–164 мг/кг почвы.

Метеоусловия вегетационного периода 2012 года в целом приближались к среднемноголетней климатической норме: ГТК₂₀₁₂=1,26; ГТК_{многолетн}=1,29. Однако в июле температура воздуха была выше нормы на 2,7ºС, а количество осадков — в 2,8 раза ниже нормы. ГТК_июль равнялось 0,43, что является показателем сильной засухи. Вегетационный период 2013 года характеризовался нестабильными условиями распределения осадков: избыточное переувлажнение в мае сменялось засухой в июне, когда ГТК_июнь=0,66, и вновь обильными неравномерными осадками в июле и августе — ГТК_июль=1,77; ГТК_авг=1,68. В 2014 году средняя температура воздуха с мая по август составила 18,4ºС, что было на 1,9ºС выше климатической нормы. Осадков выпало 206,4 мм, или 79,1 процента от нормы. При этом в июле осадков было в 3,6 раза меньше нормы — ГТК_июль=0,3.

РАЗНИЦА ВЛИЯНИЯ

Средние и повышенные дозы NPK с двумя формами калийных удобрений Cl и Mg+S оказывали положительное влияние на рост и развитие вегетативной массы сортов картофеля. Наиболее существенно повышалась масса ботвы под действием магний- и серосодержащих подкормок у сортов «Удача» и «Голубизна» — на 72–91 и 59–88 процентов против соответствующих прибавок на фоне хлорсодержащих удобрений — 59–79 и 56–87 процентов — и контроля без добавок. Темпы прироста массы клубней рассматриваемых сортов картофеля были более растянутыми по времени на вариантах с хлористым калием. Удобрения с магнием и серой растения использовали более эффективно в первой половине вегетации, при этом скорость увеличения массы клубней заметно снижалась к уборке — на 3–7 процентов, что обеспечивало лучшие вызревание и накопление питательных компонентов клубнями по сравнению с отмечаемыми при схемах с хлором.

Урожайность картофеля возрастала от применения средней и повышенной доз минеральных удобрений с хлором в зависимости от сорта: «Удача» — на 9,8–12,8 т/га, то есть на 50–66 процентов; «Любава» — на 9,1–12,1 т/га, или 48–64 процента; «Голубизна» — 5,8–8,6 т/га, или на 29–42 процента в сравнении с контролем без добавок. При тех же дозах подкормок с магнием и серой увеличение урожайности клубней оказалось более значительным как в абсолютном выражении, так и в относительном: «Удача» — на 11–14,1 т/га, или 57–73 процента, и «Голубизна» — на 6,1–11,5 т/га, то есть на 30–57 процентов соответственно. Толерантность проявил сорт «Любава», у которого прибавки урожая от хлор-, магний- и серосодержащих удобрений были на одном уровне. Дробное внесение повышенной дозы NPK с обеими формами калийных агрохимикатов уступало по эффективности эквивалентному увеличенному объему, внесенному единовременно. Только для сорта «Голубизна» был получен одинаковый уровень урожайности, независимо от способа внесения.

В среднем по фактору сорта эффективность минеральных удобрений снижалась от ранних к среднеспелому: с 61 процента у сорта «Удача» до 57 процентов у «Любавы» и к 40 процентам у «Голубизны». Таким образом, данные свидетельствуют о том, что в формировании качества продукции среднеспелых сортов картофеля доля участия минеральных удобрений снижается — в проведенном опыте с 61 процента до 40 процентов — и увеличивается влияние естественных средовых факторов, например длительности периода вегетации, инсоляции, температурного режима, плодородия почвы и других, в отличие от продукции ранних сортов. Это ведет к получению картофеля с более высокими потребительскими качествами.

СОРТОВЫЕ РАЗЛИЧИЯ

В ходе опытов показатели качества клубней повышались от раннего сорта «Удача», у которого сухое вещество составляло 20,4 процента, крахмал — 14,3 процента, а витамин С — 15,6 мг%, к сортам «Любава» — 21,4 процента сухого вещества; 15,7 процента крахмала; 16,5 мг% витамина С — и «Голубизна». Содержание нитратов сокращалось: «Удача» — 234 мг/кг, у «Любавы» — 170 мг/кг, а у «Голубизны» — 159 мг/кг. Высоким содержанием основных питательных компонентов характеризовались клубни с контрольных вариантов, то есть без удобрений. Внесение подкормок с хлором в увеличенной дозе единовременно и дробно снижало концентрации сухого вещества, крахмала, витамина С и повышало количество нитратов в продукции всех сортов. Увеличение урожайности сорта «Удача» в вариантах с магний- и серосодержащими удобрениями также сопровождалось уменьшением сухого вещества и крахмалистости на 0,5–0,8 процента по сравнению с показателями при контрольном варианте. В свою очередь, значения указанных параметров для клубней «Любава» и «Голубизна», в отличие от наблюдаемых у сорта «Удача», возрастали как при схемах со средними и повышенными дозами хлорсодержащих подкормок, так и при вариантах с магний- и серосодержащими удобрениями, то есть при введении N_90–120P_90–120K_135–180Mg_53–70S_87–115, в том числе с их дробно-локальным внесением — N₉₀P₉₀K₁₃₅Mg₅₃S₈₇ и N₃₀P₃₀K₄₅Mg₁₇S₂₈.

Ферментативное потемнение сырой мякоти клубней сорта «Удача» на вариантах с магний- и серосодержащими подкормками устранялось по сравнению с наблюдаемым при эквивалентных дозах удобрений с хлором. Потемнение вареной мякоти полностью отсутствовало при внесении средней дозы NPK-удобрений с хлором, средней и повышенной доз с магний- и серосодержащими калийными подкормками. Вкус ухудшался до 5,9 балла при схеме с внесением увеличенной дозы хлорсодержащих удобрений и до 6,2 балла — с повышенным количеством агрохимикатов с магнием и серой. На остальных вариантах вкус практически не изменялся и был таким же хорошим, как при контрольной схеме. У сорта «Любава» потемнение сырой мякоти было отмечено в продукции блока вариантов с хлорсодержащими калийными добавками — шесть баллов. Средняя и повышенная дозы подкормок с магнием и серой при дробном введении ослабляли ферментативное потемнение до семи баллов. Вкус ухудшался до 6,9 и 6,2 балла при схемах со средним объемом и с дробно внесенной повышенной дозой хлорсодержащих удобрений. На вариантах с агрохимикатами, включающими магний и серу, вкус улучшался до 7,3–7,5 балла. У сорта «Голубизна» при схемах с повышенной дозой хлорсодержащих удобрений были отмечены слабое потемнение вареной мякоти — семь баллов — и полное его отсутствие при внесении аналогичных доз подкормок с магнием и серой. Потемнение сырой мякоти было более слабым — до 7–8 баллов — при вариантах с магний- и серосодержащими удобрениями по сравнению с наблюдаемым при добавках с хлором — 6–7 баллов.

На лежкость картофеля в осенне-зимний период влияли сортовые особенности, формы, дозы и способы применения удобрений. По выходу здоровых клубней после длительного хранения с сентября по апрель преимущество имели средние дозы NPK с обеими формами калийных подкормок. Причем у сортов «Любава» и «Голубизна» наилучшие показатели лежкости клубней были отмечены при вариантах со средней дозой NPK-добавок с магнием и серой, то есть при применении N₉₀P₉₀K₁₃₅Mg₅₃S₈₇.

ЧИСТЫЙ ДОХОД

Дополнительные затраты от применения средней и повышенной доз магний- и серосодержащих удобрений, внесенных единовременно и дробно, возрастали на 79–95 процентов в сравнении с эквивалентными дозами агрохимикатов, включающих хлор, что в основном вызвано более высокой ценой калимагнезии относительно стоимости хлористого калия. Максимальные величины условно чистого дохода от дополнительной продукции и окупаемость затрат по сорту «Удача» были получены при повышенной дозе NPK с обеими формами калийных удобрений — 154,1–156,2 тыс. руб./га и 5,4–5,9 руб./кг соответственно. У сорта «Голубизна» наибольшие значения условно чистого дохода также наблюдались при единовременном внесении увеличенных доз NPK с обеими формами калийных подкормок. У сорта «Любава» — на вариантах с повышенным объемом введения хлорсодержащих удобрений — до 144,9 тыс. руб./га, и при дробно-локальном внесении большего количества NPK по сравнению с нормой и двух видов калийных добавок — 132,8–133 тыс. руб./га.

Применение удобрений снижало себестоимость продукции всех сортов картофеля. Самая низкая была отмечена у сорта «Удача» на варианте с повышенной дозой хлорсодержащих удобрений — 5,38 руб./кг. Эквивалентная доза подкормок с магнием и серой увеличивала этот показатель до 5,9 руб./кг, или на 9,7 процента. У сорта «Голубизна» также была получена низкая себестоимость продукции при повышенной дозе хлорсодержащих удобрений — 6,59 руб./кг. Применение эквивалентного увеличенного объема подкормок с магнием и серой поднимало уровень себестоимости до 7,42 руб./кг, или на 12,6 процента. Самую низкую себестоимость — 5,69 руб./кг — отметили у сорта «Любава» на варианте с повышенной дозой хлорсодержащих удобрений. В блоке схем с серосодержащими подкормками минимальная себестоимость в 6,46 руб./кг наблюдалась при дробно-локальном внесении увеличенной дозы NPK, что на 13,5 процента выше. Таким образом, применение увеличенной дозы магний- и серосодержащих NPK-удобрений способствовало возрастанию условно чистого дохода, но при этом повышались дополнительные затраты на 79–95 процентов, а также себестоимость продукции, кроме того, снижалась окупаемость расходов. Дальнейшее повышение цены на калимагнезию — более 48,7 руб./кг — может привести к отсутствию возмещения затрат и отказу производителей от ее использования. Например, если ее стоимость возрастала с 39,7 руб./кг в 2012 году до 48,7 руб./кг в 2015, то цена полного удобрения — NPK — увеличивалась в зависимости от дозы на 15–16 процентов, или на 3978–5058 руб.

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ УСЛОВИЯ

В ООО «Редкинская АПК» Конаковского района Тверской области в 2015 году на площади 3,5 га прибавка урожайности сорта «Удача» на фоне повышенной дозы магний- и серосодержащих удобрений составила 2,7 т/га, или 13,9 процента, по сравнению с наблюдаемыми показателями на фоне использования N₁₂₀P₁₂₀K₁₈₀Cl₁₃₅. При этом были получены высокие показатели товарности и крахмалистости картофеля. Выход крахмала на участке с применением указанных подкормок составил 23,6 ц/га, что на 34 процента выше, чем при варианте с внесением хлорсодержащих добавок, и на 71 процент — чем при контрольной схеме.

При возделывании картофеля на дерново-подзолистой почве в условиях Центрального Нечерноземья для получения урожайности более 30 т/га с высокими показателями качества и лежкости продукции следует использовать сбалансированные дозы минеральных удобрений с калием, магнием и серой. По результатам трех лет исследований повышенная доза магний- и серосодержащих подкормок — N₁₂₀P₁₂₀K₁₈₀Mg₇₀S₁₁₅, создавая положительную динамику фосфора — увеличение на 29 мг/кг, калия — на 44 мг/кг, магния — на 60 мг/кг, и серы — на 29 мг/кг в почве, позволила получить максимальный урожай с улучшенным качеством клубней сортов «Удача» и «Голубизна» — 33,5 и 31,8 т/га соответственно. Также рекомендуется основное внесение средних и повышенных доз удобрений в почву до посадки N_90–120P_90–120K_135–180Mg_53–70S_87–115 под ранний сорт «Удача» и среднеспелый «Голубизна». Раннеспелый сорт «Любава» одинаково хорошо реагировал на серо- и хлорсодержащие калийные подкормки.

АГРОТЕХНИКА ПИТАНИЯ

Сроки и способы внесения удобрений имеют значение и для эффективности калийных удобрений. По современным представлениям калийная система почвы является буферной. Схематично ее можно представить в следующем виде: К_{необменный}  К_{обменный}  К_{почвенного раствора}. Из нее К⁺ ионы поглощаются деятельной поверхностью корневых волосков в обмен на Н⁺ ионы. Наиболее доступен калий илистой фракции почвы. Водорастворимая форма этого элемента составляет 1/5–1/10 часть от обменного калия и даже меньше. Значительное количество элемента фиксируется почвой, что особенно заметно при попеременном увлажнении и подсушивании земли, причем более высокой температуре соответствует и большее закрепление.

На почвах, обедненных калием, появляется повышенная фиксирующая способность, и от внесенных локально для питания растений пяти килограмм этого элемента не остается ничего в течение суток. Черноземы и земли с тяжелым механическим составом фиксируют калий сильнее и в больших объемах, чем дерново-подзолистые и легкого механического состава. Для борьбы с фиксацией рекомендуется размещать калийные удобрения на достаточную глубину, чтобы исключить пересыхание; заделывать их локально, избегая смешивания с большим объемом почвы; применять умеренные дозы, то есть не меньше 60 кг/га под картофель, но чаще вносить в севообороте.

Хлорсодержащие калийные удобрения традиционно рекомендуется вносить с осени. Однако обобщение многочисленных результатов исследований позволило сделать следующий вывод: отрицательное действие KCl отчетливо проявляется лишь на слабо окультуренных почвах с низким содержанием фосфора и калия. На гумусированных почвах и при умеренных дозах действие хлорида и сульфата калия на крахмалистость равноценно. Преимущество K₂SO₄ перед KCl исчезало на фоне навоза и извести, а также при внесении их под картофель в условиях серых лесных почв и черноземов. В опытах Белорусского НИИ картофеля осеннее внедрение сырых калийных удобрений не имело преимуществ перед весенним по влиянию на урожай.

ПОЛЬЗА СЕРЫ

В полевом опыте ВНИИКХ на дерново-подзолистой супесчаной почве сравнивали действие весеннего внесения KCl- и K₂SO₄-содержащих удобрений на продуктивность четырех сортов картофеля — «Удача», «Невский», «Эффект», «Ильинский». Наиболее отзывчивыми на добавление серы оказались среднеранние «Невский» и «Ильинский». Для ранних «Эффект» и «Удача» KCl и K₂SO₄ были равноценны по влиянию на урожай. Если по воздействию на урожайность разных сортов сернокислый калий не всегда имел преимущество перед хлористым, то на крахмалистость клубней влияние серы было более устойчивым и положительным.

Исходя из тесной взаимосвязи между питанием растений азотом и серой, можно допустить, что одна единица серы, требуемая для устранения ее недостатка у культуры, эквивалентна 15 единицам потенциальных потерь азота. Согласно расчетам, нехватка серы, например, в Германии приводит к ежегодным потерям 300 млн кг азота, или 10 процентам от общего объема потребляемых в стране азотных удобрений. Недостаток серы в почвах, особенно при интенсивном применении минеральных подкормок, выступает как фактор, ограничивающий прибавку урожая и улучшение его качества. Содержание серы в зависимости от типа почвы колеблется от двух до 350 мг в 100 г. Этот элемент находится в почве преимущественно в органической форме и только 10–15 процентов — в виде SO₄^2-. Процесс минерализации — сульфофикации — серы во многом схож с нитрификацией азота и протекает параллельно. Количество доступных растениям соединений этого элемента в дерново-подзолистых почвах обычно невелико — 1–2 мг на 100 г земли. Их накопление в виде солей серной кислоты связано с разложением и минерализацией органических соединений серы, поступлением с некоторыми видами агрохимикатов и осадками.

КОМПЛЕКСНОЕ УДОБРЕНИЕ

По данным Института серы в США, внесение в почву серы и фосфора в соотношении 1:3, а также 1:5 серы и азота, является наиболее эффективным в повышении коэффициента использования фосфора и азота. На легких почвах применение серных удобрений способствует повышению урожая картофеля, например, добавка 90 кг/га серы увеличивала урожайность клубней на 20–30 ц/га. Наибольшей эффективностью отличаются нейтральные формы серных подкормок: гипс и простой суперфосфат. Результаты стационарного опыта с фосфогипсом показали высокую эффективность этого агрохимиката на дерново-подзолистой супесчаной почве. Прибавка урожайности культур севооборота к уровню минерального фона от действия разных доз фосфогипса — от 500 до 3000 кг/га — составляла 14,8–34 процента у картофеля в 2013 году; 9,6–39,6 процента у зерна ячменя в 2014 году; 10,7–19,7 процента у картофеля в 2015 году.

Таким образом, в Нечерноземной зоне для получения стабильно хороших урожаев картофеля столового назначения и высокого качества помимо внедрения рациональных доз NPK-удобрений необходимо пополнять почвенные запасы доступными формами магния и серы. Под некоторые раннеспелые сорта — «Удача», «Эффект», «Любава» — можно вносить хлористый калий весной перед посадкой, по экономическим показателям весомый приоритет отдается и хлористому калию. Преимущество K₂SO₄ перед KCl исчезает на фоне унавоженной, хорошо окультуренной почвы, а также при внесении их под картофель в условиях серых лесных почв и черноземов.