Система удобрения лука

Текст: Н. И. Аканова, Н. В. Макарова, ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии»; Л. Н. Холомьева, М. Н. Можаренко, АО «Апатит»; Н. М. Троц, В. Б. Троц, ФГБОУ ВО «Самарский государственный аграрный университет»

Современные технологии в земледелии и растениеводстве должны строиться на природоохранной основе, а антропогенное воздействие на почву с целью повышения выхода биологического продукта должно предусматривать средне- и долгосрочные меры коррекции ее свойств, в частности химическую мелиорацию.

Одной из основных задач агропромышленного комплекса является обеспечение продуктами питания населения. Однако в последние годы в результате нерационального использования пашни, нарушения систем ее обработки и технологий возделывания культур заметно увеличилась площадь засоленных и солонцеватых земель. В этих условиях внесение возрастающих доз минеральных удобрений не дает ожидаемого эффекта, поэтому все более актуальной становится химическая мелиорация, в частности при возделывании овощных культур.

РЕШЕНИЕ МНОГИХ ПРОБЛЕМ

Для осуществления данной операции широко используют гипс, глауконит, цеолит, фосфогипс и другие побочные продукты производства, то есть вещества как содержащие кальций, так и имеющие преимущественно сульфатную основу. Дозу мелиоранта определяют из расчета внесения количества кальция, эквивалентного концентрации натрия в ППК в расчетном слое почвы. По мнению многих специалистов, наиболее перспективным материалом для проведения мелиоративных работ является фосфогипс — крупнотоннажный отход производства. Он образуется при сернокислотной обработке природных апатитовых и фосфоритовых пород при изготовлении фосфорной кислоты методом экстракции. Сейчас в России в отвалах промышленных предприятий и химических заводов накоплено более 320 млн т данного сырья. Ежегодно эти объемы увеличиваются на десятки миллионов тонн. Данный продукт содержит 75–92% гипса, 1,5–3% Р2О5, до 15% SiО и до 8% R2О3. В нем находится около 20–22% кальция, примеси микроэлементов и растворимых редкоземельных компонентов: 1,4% магния, 20,2% серы, 0,17–0,2% фосфора, 0,1% бора, 1% марганца, 0,01% меди, 0,05% цинка, 0,03% кобальта, 0,05% молибдена. Химический состав в основном определяется качеством используемого фосфатного сырья, а также способом производства продукции.

Использование фосфогипса (ФГ) в виде мелиоранта решает не только проблему вовлечения химических элементов в естественный природный кругооборот, но и ряд экологических вопросов, связанных с загрязнением окружающей среды продуктами выветривания отвалов, а также с отведением под них сотен гектаров пахотных земель. При использовании 5 т/га данного вещества в почву может поступать 65–130 кг Р2О5 в усвояемой форме, что в значительной степени возмещает затраты сельского хозяйства на его транспортировку и внесение. Ценнейшие макро- и микроэлементы в огромных количествах уходят в отвалы. При применении 1 т/га ФГ в качестве многокомпонентного удобрения в почву поступает 265 кг кальция, 215 кг серы и 9,8 кг диоксида кремния. Положительным свойством данного мелиоранта является то, что он не слеживается при хранении.

УЛУЧШИТЬ ПАРАМЕТРЫ

Основная область применения фосфогипса в сельскохозяйственном производстве — мелиорация солонцовых почв, что впервые было обосновано К. К. Гедройцем. На этих участках его вносят для вытеснения из почвенного поглощающего комплекса (ППК) обменного натрия, который обусловливает неблагоприятные физико-химические, структурно-механические и физические свойства. В частности, за его счет отмечаются повышенная пептизируемость илистой и почвенной массы, твердость корки, высокая плотность почвы и низкая фильтрационная способность. Замена обменного натрия на кальций обеспечивает улучшение обозначенных свойств солонцов и повышает их плодородие. Наличие фосфорной кислоты в используемом сырье усиливает его удобрительное действие.

Фосфогипс вносят в почву один раз в несколько лет в большом количестве. Его можно применять как в чистом виде для гипсования солонцовых почв, так и в смеси с известковыми материалами, вносимыми для химической мелиорации кислых участков. Помимо функции выщелачивания и снижения щелочности почвы это сырье является удобрением, поскольку в его составе присутствуют кальций, фосфор, сера и большое количество микроэлементов, что увеличивает урожайность сельскохозяйственных видов. Применение ФГ эффективно в различных почвенно-климатических зонах для подкормки зерновых, овощных, технических и других культур. Более того, данное вещество повышает продуктивность хлопчатника и технологическое качество его волокна.

Фосфогипс также улучшает химические, физические и водные свойства почвы, оказывает положительное влияние на ее микробиологическую активность. Установлено, что применение этого вещества под озимую пшеницу путем заделки половинной нормы под вспашку, а оставшейся части под культивацию весной способствовало увеличению численности различных физиологических групп микроорганизмов. При этом наиболее высокие значения исследуемых показателей по сравнению с контролем были достигнуты в результате совместного использования фосфогипса, аммофоса и аммиачной селитры. В этом случае количество аммонификаторов повысилось в 2,5 раза, нитрификаторов — 3,3 раза, микроскопических грибов — 1,7 раза, целлюлозоразрушающих микроорганизмов — более чем в два раза, аэробных азотфиксаторов рода Azotobacter — в 1,5 раза. Помимо этого использование фосфогипса значительно влияло на фитосанитарное состояние посевов, снижение засоренности которых было связано с более высокой степенью кущения пшеницы. В среднем она была на 21±1,02% выше, чем на контроле. Отмечено, что ФГ оказывал заметное влияние на сокращение популяции мышевидных грызунов в посевах зерновых культур.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Во время опытов было выявлено, что в условиях Ростовской области сидерация, глубокое рыхление и внесение фосфогипса улучшали физические свойства почв. При этом наиболее существенные изменения произошли на солонце при выполнении обозначенных операций и применении ФГ в объеме 10 т/га. На черноземе наилучшие показатели отмечались при дозировке 5 т/га. Ее увеличение вдвое не способствовало достоверному улучшению физических свойств почвы. Специалист из ФГБНУ «Верхневолжский ФАНЦ» отмечал, что коэффициенты использования мелиоранта при возделывании ячменя были близкими при различных способах его внесения, хотя отмечалась тенденция к повышению всхожести семян при поверхностной заделке, урожайности — при применении под вспашку и дробно. При этом наиболее эффективным стало использование на мало- и средненатриевых солонцах. Положительная роль фосфогипса, внесенного под вспашку на темно-каштановой почве, была связана с обогащением ее подвижным фосфором. На лугово-черноземных средненатриевых солонцах не были выявлены преимущества в крошении почвы и интенсивности ее перемешивания с мелиорантом, а также в скорости мелиоративного процесса и урожайности ячменя. Степень крошения, достигаемая вспашкой, оказалась достаточной.

Многолетние исследования, проведенные в ООО «Приазовье» Ростовской области, показали, что по мелиорирующему воздействию фосфогипс был результативнее гипса. К третьему году последействия в черноземе обыкновенном, орошаемом водой плохого качества, солонцеватость на варианте с полной дозой гипса снизилась на 30%, а с ФГ — втрое. На участке с полным объемом этого продукта содержание кальция в почвенном поглощающем комплексе возросло до оптимальных параметров, достигнув 85%. При 100% от нормы гипса эта величина составила только 81%, на контроле — всего 76%. Об улучшении физических свойств чернозема также свидетельствовали показатели плотности почв. На варианте с полной дозой ФГ они характеризовали ее как уплотненную, на остальных участках — как сильно уплотненную, требующую рыхления. Все это сказывалось на урожайности озимой пшеницы, которая в среднем за три года на делянке с фосфогипсом была на 46% выше, чем на контроле.

ПЕРЕМЕНЧИВАЯ ПОГОДА

С целью изучения действия фосфогипса на посевы лука специалисты провели научные исследования. Они выполнялись на опытном участке крестьянско-фермерского хозяйства, расположенного в Приволжском районе Самарской области. Анализ метеорологических данных от ближайшей метеостанции «Усть-Кинельская» показал, что достаточно влагообеспеченным был начальный весенний период с марта по апрель, когда количество осадков составило 51 мм, что соответствовало нормальному значению. Это позволило накопить в пахотном горизонте к началу полевых работ около 150 мм продуктивной влаги и получить дружные равномерные всходы опытных растений. Однако практически на всем протяжении мая среднесуточная температура воздуха была почти на 6°С больше нормы, а количество осадков составило лишь 20,8 мм при среднемноголетнем значении 33 мм. Атмосферная и почвенная засухи, вследствие которых отмечались депрессивные процессы органогенеза растений, были выправлены обильными осадками в июне, сумма которых достигала 72 мм, что равнялось 185% от нормы. В последующем именно эта влага использовалась в биохимических процессах растительных организмов и позволила сформировать урожаи. Июньские осадки пришлись на пик ростовых процессов и потребления питательных веществ из почвы. В соответствии с классификацией Г. Т. Селянинова погодные условия в период вегетации опытных посевов лука при орошении можно охарактеризовать как благоприятные.

Экспериментальная работа проводилась с учетом методики опытного дела Б. А. Доспехова, методических указаний по проведению исследований в длительных опытах с удобрениями, требований к полевому опыту, основ научных исследований в агрономии. Учет урожая выполнялся по делянкам с последующим взвешиванием на электронных товарных площадочных весах M-ER 333. Математическая обработка экспериментального материала осуществлялась по Б. А. Доспехову. Экономическую оценку результатов исследований выполняли по методике, разработанной кафедрой экономики ФГБОУ ВО «Самарский государственный аграрный университет».

ОПЫТНАЯ СХЕМА

Интенсивная технология производства лука велась на площади 100 га и включала несколько мероприятий. Так, в конце сентября производили вспашку, через месяц — фрезерование почвы. Весной перед посевом проводили покровное боронование, обозначали грядки, а спустя пять дней высевали гибрид Каоба F1. Наблюдения за действием фосфогипса осуществлялись по представленной схеме опыта. Она подразумевала контроль, фон, в рамках которого вносили N100P100, и пять вариантов с применением разных дозировок мелиоранта — 2, 4, 6, 8 и 10 т/га соответственно. Размер делянки составлял 15×150 м, или 2250 кв. м.

До появления всходов проводили обработку гербицидом «Стомп Профессионал», по всходам использовали препараты «Гоал», «Каратэ Зеон» и «Изабион» в дозировках 0,05, 0,2 и 1 л/га соответственно. В июне выполнили междурядную обработку и применяли средства «Боксер» и «Гоал», через четыре дня — «Квадри», «Изабион» («Тренер»), «Компо» и «Каратэ Зеон». Уборку осуществляли овощным комбайном Grimme. Своевременному прорастанию и дружным всходам также способствовал равномерный полив растений. Его норма за сезон составила 3200 куб. м. За период вегетации лука орошение проводилось 21 раз в дозе по 150 куб. м.

СРОКИ ФОРМИРОВАНИЯ

Для современных конкурентоспособных технологий характерна интенсивность, качественным показателем которой является объем продукции на площадь пашни, и эффективность, определяемая затратами вовлекаемых ресурсов на производство товара. Сегодня уровень продуктивности лука в основных лукосеющих странах достигает 46,4–51,7 т/га, в то время как в России средний показатель составляет 22,6 т/га. В связи с этим повышение урожайности данной культуры, прежде всего на высокоплодородных, орошаемых землях, с целевым уровнем не менее 100 т/га и соблюдением принципов ресурсосбережения и экологической безопасности производства является актуальной задачей.

Во время опытов к фазе образования пера уже прослеживалась разница в развитии растений. Посевы на участке с фоном формировали луковицы на три дня позже контрольного варианта. Одновременно данный период отмечался и на делянках, где дополнительно вносилось 2, 4 и 6 т/га ФГ. Увеличение нормы мелиоранта до 8 т/га продляло период формирования до шести дней. При этом растения отличались более густой массой, а перо было длиннее контрольного варианта в среднем на 3 см. В фазу его полегания существенные различия в посевах не отмечались. Так, на вариантах с дозами 2, 4 и 6 т/га ФГ данный период начался через 53 дня, а увеличение объема внесения до 8 и 10 т/га сократило эту стадию до 50 дней. Однако использование 8 т/га фосфогипса уменьшило межфазные периоды развития растений на этапе начала образования луковиц и полегания пера и снизило вегетацию лука на пять дней. Отличие наблюдалось в числе луковиц с длиной высушенной шейки более 5 см. Ее больший размер способствует тому, что вредители могут откладывать яйца на основание листьев или рядом на почву, а личинки прогрызают перо и выедают его изнутри либо поселяются в основании шейки, что приводит к ее быстрому загниванию. Минимальная оценка приходилась на луковицы с делянок, где вносилось 8 т/га ФГ. В целом у луковиц с опытных вариантов наблюдалось сокращение длины шейки, что благоприятно для устойчивости к болезням и вредителям, а также обеспечивает долгосрочное хранение.

РЕАКЦИЯ ПОЧВЫ

Питательная ценность репчатого лука определяется концентрацией сахаров — 6–12%, белка — около 2%, минеральных солей — 0,6–1,2%. Жира в этом овоще мало — 0,4–0,5%. Луковицы острых сортов содержат сухого вещества и сахаров больше, чем плоды сладких сортов. При этом у вариантов, выращенных на опытных делянках, уровень сухого вещества колебался в пределах 9,8–10,7%, максимальное значение обнаруживалось на контрольном участке. Содержание сахара достигало 14,5%, белка — 2,4%, клетчатки — 0,8 г. На фоне внесения минеральных удобрений и фосфогипса также происходила активизация процессов синтеза органических веществ. В луковицах, выращенных на экспериментальных делянках, максимальное накопление обнаруживалось в пределах от 9,3 до 10,9 мг%, при этом уровень витамина С увеличился в 1,1–1,2 раза в сравнении контролем.

В ходе опытов было выявлено, что внесение ФГ положительно влияло на реакцию почвенной среды, причем эффект рассоления начинал проявляться даже при относительно небольшой норме мелиоранта — 2 т/га. Значение рН увеличилось в пахотном горизонте в среднем с 6 единиц на контроле до 7,2 единицы. С наращиванием дозы фосфогипса до 4 т/га показатель достигал 7,2 единицы. Внесение данного сырья способствовало нейтрализации вредного действия солей в верхних слоях почвы 0–20 см. С учетом высокого уровня щелочности поливной воды свыше 8 единиц внесение ФГ способствовало ее некоторой нейтрализации и балансировало рН почвенного раствора, при этом оставляя слабощелочную среду. Анализ данных по содержанию в опытных образцах гумуса выявил положительное влияние мелиоранта на его концентрацию в почве. Она несколько увеличивалась в сравнении с контрольным значением. В целом участки были классифицированы как малогумусные. Возможно, повышение содержания фосфогипса приостанавливало процессы гумификации, и этот показатель будет иметь положительную динамику в последующие годы, когда в результате последействия данного вещества нарастет продуктивность фитоценоза и количество поступающей в почву органической массы.

ЗАПАСЫ МАКРОЭЛЕМЕНТОВ

С учетом наиболее важного показателя — содержания нитратов в луковицах в период хранения, стандартов ПДК в развитых странах ЕС и рекомендаций о нецелесообразности применения высоких доз азота были определены показатели нитратов. В опытных вариантах их концентрация колебалась от 77 до 101 мг/кг при ПДК в 250 мг/кг. В связи с этим внесение удобрений и различных доз фосфогипса можно считать оптимальной рекомендацией для производства. Анализ полученных данных по легкогидролизуемому азоту выявил изменения по делянкам. Так, в первый год мелиорант оказал существенное влияние на доступность этого элемента для растений — показатель увеличился с 75 мг/кг на контроле до 152 мг/кг при внесении минеральных удобрений и ФГ в дозе 6 т/га.

Применение фосфогипса оказало влияние на почвенные запасы подвижного фосфора — его содержание повышалось по мере возрастания дозы. Так, на варианте с внесением 6 т/га концентрация увеличилась в 1,2 раза, при использовании 2 т/га — в 1,6 раза, 4 и 8 т/га — в 1,5 раза. Максимальное значение фиксировалось при объеме 10 т/га — в 2,5 раза. Пополнение запасов подвижного фосфора происходило за счет его миграции из мелиоранта в ППК и связывания почвенными коллоидами. Содержание обменного калия в грунте также возрастало и находилось на максимальном уровне, равном 270 мг/кг, на варианте с внесением 10 т/га ФГ. Очевидно, его запасы были мобилизованы за счет усиления обменных процессов. По содержанию кальция и магния закономерная динамика не прослеживалась. Отмечалось, что внесение 10 т/га фосфогипса снижало содержание обменного магния. Максимальное значение второго элемента фиксировалось на варианте с 4 т/га мелиоранта на фоне N100P100.

Важным показателем, подлежащим контролю при использовании ФГ, является величина плотности почвы. Под действием поливной воды и проходов тяжелой техники уплотнение может достигать существенных значений — до 1,48 г/куб. см. Уже в первый год исследования действие фосфогипса повлияло на разуплотнение почвы, и показатель снизился до уровня 1,3 г/куб. см.

ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ

Внесение фосфогипса в почву значительно увеличивало емкость катионного обмена — от 28,4 ммоль/100 г на контроле до 34,6 ммоль/100 г при дозе 10 т/га. Кроме того, изменялось содержание серы. Так, при объеме 2 т/га концентрация этого элемента возрастала в 1,6 раза и динамично повышалась с наращиванием нормы. Максимальный рост в 5,5 раза отмечался при использовании 10 т/га ФГ. В этом случае содержание серы составило 124,3 мг/кг. При низкой обеспеченности региона подвижной формой этого элемента и его дефиците фосфогипс можно рассматривать как высокоэффективное серное удобрение.

Относительно динамики валового содержания тяжелых металлов было установлено, что при внесении в почву аммофоса в дозе 100 кг/га в физическом весе практически не происходило увеличение концентрации цинка, никеля, меди, а показатели кадмия и свинца уменьшались. Так, уровень последнего элемента при дозе 8 т/га сократился в 1,7 раза — до 5 мг/кг. Добавление к аммофосу 2 т/га фосфогипса немного увеличивало содержание никеля по сравнению с контролем — на 19,1%, меди — на 13,2%, железа — в 1,9 раза. Наращивание дозы до 4 и 6 т/га не привело к заметному росту накопления тяжелых металлов в почве. Их концентрация оставалась примерно на уровне предыдущего варианта.

Очевидно, что поступающие с фосфогипсом микроэлементы использовались растениями для формирования прибавки урожая. Некоторый рост валового содержания тяжелых металлов в почве по отношению к контролю прослеживался на варианте с внесением 6 т/га мелиоранта. По цинку прибавка составляла 11,5%, никелю — 37,6%, меди — 47,9%, а кадмию — в 2,7 раза, однако полученные значения находились значительно ниже ОДК. Накопленное количество цинка и меди можно рассматривать в качестве резерва микроудобрений. Таким образом, по результатам исследований можно сделать заключение, что внесение в почву фосфогипса способствовало снижению значений рН почвенного раствора и вело к нейтрализации вредного действия солей в верхних слоях почвы. В целом валовое содержание тяжелых металлов и их подвижных форм в растениях лука не превышало установленные ПДК.

ПОЛУЧИТЬ ПРИБАВКУ

Исследованиями было выявлено, что гибрид лука Коабо F1 при достаточном уровне увлажнения на черноземных почвах дает высокие урожаи — примерно 53 т/га. Внесение аммофоса достоверно повышало продуктивность растений в среднем на 17,5 т/га. Применение на фоне фосфогипса в норме 2 т/га увеличивало урожайность на 31,6%. Наращивание дозы до 8 т/га способствовало оптимизации реакции почвенной среды и минерального питания, в результате чего валовой сбор вырастал на 33,9% и достигал 57,5 т/га. Выявленные особенности развития растений в вариантах с применением 8 т/га ФГ обуславливали максимально высокие сборы лука. Помимо этого было установлено, что продуктивность на участке с повышенной нормой фосфогипса, равной 4 т/га, оказалась примерно одинаковой с вариантом, где вносилось 8 т/га. Таким образом, по результатам исследований можно сделать заключение, что использование фосфогипса в сочетании с аммофосом достоверно обеспечивало прибавку урожая лука в пределах 14–19,5 т/га, или 26,9–33,9%. При этом максимальное количество было получено на варианте с внесением 8 т/га.

Производственные затраты на выполнение всех технологических операций, приобретение удобрений и мелиоранта равнялись 421,28–422,88 тыс. руб/га и полностью окупались стоимостью произведенной продукции. Условно чистый доход находился в пределах 462,3–511,2 тыс. руб/га, уровень рентабельности — 109,7–120,9%.

ОПРАВДАННАЯ ДОЗА

Внесение минеральных удобрений и мелиоранта потребовало дополнительных материальных и денежных затрат, которые на фоновом варианте увеличились по сравнению с контролем на 18,28 тыс. руб/га, а при дозировке 2 т/га ФГ — на 18,58 тыс. руб/га. Однако прибавка продукции от использования сравнительно небольшой дозы фосфогипса оказалась недостаточно высокой, хотя и была выше контрольного значения, — 109,7 тыс. рублей против 83,8 тыс. рублей соответственно. По мере увеличения нормы мелиоранта до 4 т/га возрастали объем дополнительно полученного лука и, следовательно, общая стоимость продукции — в среднем на 9%. Однако производственные затраты благодаря низкой стоимости ФГ возрастали только на 1,2%. В результате величина условно чистого дохода повышалась на 5,6%, а уровень рентабельности составлял уже 115,9%.

Увеличение нормы внесения мелиоранта до 8 т/га обеспечивало существенную прибавку урожая по сравнению с контролем и вариантом с минимальным объемом. В денежном выражении она достигала 7000 и 8100 руб/га соответственно при небольших производственных затратах. В результате значительно возрастал условно чистый доход, а уровень рентабельности повышался до 120,9%. При этом в отличие от контрольного варианта действие фосфогипса пролонгировалось как минимум на два последующих года, что обеспечит прибавку урожая последующих культур севооборота. Экономическая оценка варианта с внесением 10 т/га не выявила его преимуществ перед предыдущей дозировкой. Стоимость полученного урожая практически не увеличивалась, в то время как производственные затраты возрастали, что не обеспечивало рост рентабельности, которая снизилась до 120,4%.

Таким образом, по результатам исследований можно сделать заключение, что все варианты внесения в почву фосфогипса при орошении окупались получением условно чистого дохода. Экономически наиболее целесообразным под гибрид лука Каоба F1 на черноземе в южной агроклиматической зоне Самарской области оказалось использование мелиоранта в дозировке 8 т/га. Внесение повышенного объема не обеспечило существенную прибавку урожая, привело к увеличению производственных затрат, снижению уровня рентабельности и нерациональному применению сырья.