В огляді літератури відображено вплив застосування добрив на агрохімічні показники ґрунту, продуктивність буряка столового під час використання різних норм і способів внесення добрив, а також висвітлені біологічні особливості культури та характер процесів накопичення в коренеплодах буряка столового поживних елементів (О.Ю. Барабаш 1994, О.С. Болотських 1998, В.М. Гончаренко 1987, Е.С. Каратаева, В.С. Советкіна 1984). Аналізуючи наукову літературу зроблено висновок про те, що шляхи підвищення врожайності культури з високими показниками технологічної та біохімічної якості продукції висвітлено недостатньо. Саме ці питання покладені в основу наших досліджень.

Умови та методика проведення досліджень

Польові дослідження проводились в овочевому тривалому досліді кафедри агрохімії та якості продукції рослинництва ім. О. І. Душечкіна НАУ в Бориспільському районі Київської області, на темно-сірому опідзоленому легкосуглинковому ґрунті, який характеризується слабо кислою реакцією сольової витяжки (рНКСl = 6,1), низьким вмістом в орному шарі гумусу (3,2%) та сполук азоту, які легко гідролізуються (31,8 мг/кг), середнім рухомого фосфору (117 мг/кг) та обмінного калію (95 мг/кг), досить високою ємністю обмінних катіонів (27,2 мг-екв/100 г.). Агрофізичні показники не відхилялись від інтервалів, що властиві цьому ґрунту.

Дослід було закладено у трикратному повторенні, площа посівної ділянки - 54,0 м², облікової - 27,0 м². Вносили аміачну селітру з вмістом азоту 34,7% (ДОСТ 2-85 Е), суперфосфат простий гранульований з вмістом фосфору 19,5% (ДОСТ 5956-78), калімагнезію з вмістом калію 27,0% (ТУ У-6-05743160002-94), вермикомпост (№0,8-3,0%, Р2О5 1,3-2,5%, К2О 1,2-3,0%).

Дослідження з добривами проводили згідно з схемою: 1. Без добрив (контроль); 2. N90Р60К120 (NРК=270 кг/га); 3. Вермикомпост 5 т/га (NРК=270 кг/га); 4. N60Р40К90 в передпосівну культивацію + N10Р10К10 при посіві + N20Р10К20 у підживлення (NРК=270 кг/га); 5. Вермикомпост 3,5 т/га + N30Р20К30 (NРК=270 кг/га); 6. Вермикомпост 3,5 т/га + N10Р10К10 при посіві + N20Р10К20 у підживлення (NРК=270 кг/га); 7. Вермикомпост 3,5 т/га (NРК=190 кг/га).

У варіанті №3 сума NРК у вермикомпості була еквівалентною, рекомендованій Інститутом овочівництва та баштанництва УААН дозі для північної частини Лісостепу України під культуру, що досліджувалась (варіант 2).

Дослідження проводили з сортом буряка столового Регала голландської селекції (фірма «Бейо Заден»), період вегетації якого становив 105 днів, та сортом вітчизняної селекції Червона куля (період вегетації 110 дн.). Попередником була пшениця озима. Насіння буряка столового висівали у ґрунт сівалкою точного висіву «Stenhei-870» з розрахунку 17 насінин на 1 м погонний та міжряддям 36 см. Зразки ґрунту та рослин відбирали в окремі періоди та фази росту і розвитку рослин: сходи, 24 листки, змикання рядків (період інтенсивного формування коренеплоду), технічна стиглість. Відбір зразків ґрунту проводили з орного (025 см) та підорного (2540 см) шару ґрунту. Аналітична частина роботи проводилась у випробувальній лабораторії «Оцінка якості земель, добрив та продукції рослинництва» (атестат акредитації №UА 6.001.Н.326).

Під час виконання польових і лабораторних робіт керувались загальноприйнятими методиками в агрохімії. У ґрунті визначали вміст амонійного азоту - фотоколориметричним методом з використанням реактиву Несслера, нітратного азоту - фотометричним (ГОСТ 26951-86). Вміст рухомого фосфору та обмінного калію визначали за Кірсановим у модифікації ЦІНАО в одній витяжці з наступним визначенням фосфору - фотоколориметрично, а калію - на полуменевому фотометрі. Вологість ґрунту встановлювали гравіметричним методом (ГОСТ 29268-89). Вміст загального гумусу визначали за методом Тюріна в модифікації Сімакова.

У рослинному матеріалі проводили визначення вмісту вологи та сухої речовини гравіметричним методом, озолення рослинного матеріалу проводили за методом А. Гінзбург та ін. з наступним визначенням азоту - фотоколориметрично з використанням реактиву Несслера, фосфору - колориметрично за Деніже в модифікації А. Левицького, калію - за допомогою полуменевого фотометра. Для оцінки якості коренеплодів визначали вміст нітратів - потенціометрично за допомогою іонселективного електрода (ГОСТ 5048-89), вітаміну С за методом Муррі, цукрів (сума) - за Бертраном.

Математичну обробку даних здійснювали шляхом статистичного (дисперсійного, кореляційного - «Ttest», «Pearson») аналізу. Енергетичну ефективність технології вирощування буряка столового - за методичними рекомендаціями О.С. Болотського, економічну оцінку ефективності використання добрив під буряк столовий розраховували за середніми цінами в період проведення досліджень.

Вплив добрив на агрохімічні показники ґрунту за вирощування буряка столового

Вміст доступних форм основних елементів живлення у ґрунті зумовлювався фазою росту та розвитку рослин буряка столового, погодними умовами та добривами. Відзначено тенденцію зменшення цих показників протягом періоду вегетації культури. Встановлено, що характеристики поживного режиму ґрунту істотно змінювались за внесення добрив (табл. 1). Забезпечення рослин буряка столового мінеральним азотом залежало від накопичення у ґрунті нітратної та амонійної форми. Рослини їх поглинали в однаковій мірі. Внесення рекомендованої дози мінеральних добрив (N90Р60К120) сприяло підвищенню вмісту мінерального азоту в ґрунті у фазу сходів на 2,2 мг/кг для сорту Регала та на 1,8 мг/кг для сорту Червона куля, щодо контролю. Мінеральні добрива у три строки внесення забезпечували порівняно з контролем (без добрив) збільшення цього показника на 3,3 для сорту голландської селекції і 3,0 мг/кг вітчизняної. Застосування вермикомпосту в дозі (5 і 3,5 т/га) забезпечувало цей показник на рівні 22,5 і 21,4 мг/кг для сорту Регала та 22,4 і 20,6 мг/кг для сорту Червона куля. Вермикомпост у дозі 3,5 т/га з мінеральними добривами у два строки внесення порівняно з контролем у фазу сходів підвищив показники вмісту амонійного азоту на 1,2 мг/кг, нітратного 0,7 для першого сорту та на 1,2 і 0,9 мг/кг для другого. Відзначено зменшення вмісту мінеральних сполук азоту в період від сходів до початку інтенсивного формування коренеплоду. Так, у разі удобрення рекомендованою дозою мінеральних добрив (N90Р60К120) вміст мінеральних сполук азоту у фазу змикання рядків переважав контроль на 3,7 мг/кг для сорту Регала та 3,1 мг/кг для сорту Червона куля. У варіанті з внесенням мінеральних добрив у три строки внесення цей показник переважав контроль на 3,4 мг/кг для сорту вітчизняної селекції та 5,1 мг/кг для голландської.

Можна відмітити, що підживлення мали позитивний вплив на поживний режим ґрунту і забезпечували вищий показник за вмістом мінерального азоту для обох сортів в усі фази росту та розвитку рослин.

Використання добрив оптимізувало показники фосфорного режиму ґрунту. Найбільші величини цих показників відмічали на початку вегетації рослин. Так, у фазу сходів у варіанті з рекомендованою дозою мінеральних добрив вони становили 146 мг/кг, за використання мінеральних добрив у три строки внесення - 162 мг/кг для сорту Регала. Для сорту Червона куля ці показники були в межах 144 158 мг/кг, при вмісті в контролі - 121 126 мг/кг. В період інтенсивного росту коренеплоду (змикання рядків) цей показник у варіанті з внесенням вермикомпосту (5 т/га) становив - 124 мг/кг для сорту голландської селекції і 125 мг/кг вітчизняної, за вмісту в контролі 99 110 мг/кг. Внесення мінеральних добрив в три строки забезпечувало збільшення показників вмісту фосфору за вирощування сорту Регала до 129 мг/кг, сорту Червона куля до 127 мг/кг. Позитивні тенденції в цьому аспекті, відзначено у разі використання рекомендованої дози мінеральних добрив, для обох сортів. Аналогічна тенденція відмічена по відношенню до калію. Добрива помітно поліпшували калійний режим ґрунту. Рослини у фазу змикання рядків максимально вибагливі до вмісту доступного калію в ґрунті. Застосування рекомендованої дози мінеральних добрив забезпечувало у фазу сходів збільшення вмісту обмінного калію у ґрунті на 24 мг/кг для сорту Регала і 19 мг/кг для сорту Червона куля, порівняно з контролем.

За внесення вермикомпосту в дозі 5 т/га ці показники зростали щодо контролю на 21 мг/кг для сорту голландської селекції і на 18 мг/кг для вітчизняної. У фазу змикання рядків за внесення мінеральних добрив у три строки вміст обмінного калію перевищував контроль (без добрив) на 22 мг/кг для сорту Регала і на 14 мг/кг для сорту Червона куля. Менш ефективним було застосування вермикомпосту в дозі 3,5 т/га.

Результати наших досліджень засвідчують про те, що застосування мінеральних добрив у три строки внесення та вермикомпосту в дозі 5 т/га в під передпосівну культивацію зумовлювало збільшення вмісту основних поживних елементів, що оптимізувало умови живлення рослин буряка столового.

Вміст макроелементів у рослинах буряка столового та винос їх з врожаєм за використання добрив

Систематичне застосування добрив у сівозміні покращує поживний режим ґрунту та сприяє оптимізації живлення рослин буряка столового азотом, фосфором та калієм протягом усього періоду вегетації. Узагальнюючи експериментальні дані можна відмітити те, що в усі періоди росту та розвитку буряка столового серед основних макроелементів у листках і коренеплодах переважав калій. Динаміка вмісту макроелементів в цих частинах рослин характеризувалась закономірним зменшенням цих показників до періоду технічної стиглості культури. Кількість цих елементів в листках поступово знижувалась, особливо з початком формування коренеплодів. Мінеральні добрива у три строки внесення (передпосівна культивація, при посіві, підживлення) оптимізували процес засвоєння рослинами буряка столового основних елементів живлення. Так, у фазу технічної стиглості кількість азоту в листках перевищувала контроль на 0,46; фосфору - 0,09; калію - 0,94% для сорту Червона куля. Для сорту Регала ці показники були наступні: 0,69; 0,14; 0,36%. У коренеплодах вміст цих елементів для сорту голландської селекції був наступним: азоту - 0,1; фосфору - 0,09; калію - 0,19%; для вітчизняного - 0,41 (N); 0,18 (Р); 0,2 (К)%. Такі строки внесення добрив зумовлювали збільшення виносу макроелементів порівняно з контролем для обох сортів на 81 - 66 азоту, 17,7 - 18,5 фосфору, 106 107 кг/га калію для обох сортів. Позитивні тенденції в засвоєнні елементів живлення виявлено в разі застосування вермикомпосту в дозі 5 т/га і за його поєднання в дозі 3,5 т/га з мінеральними добривами у два строки внесення. Відмічено, що динаміка накопичення калію в листках буряка столового була аналогічна до азоту і фосфору.

За визначення коефіцієнтів використання (КВ) поживних елементів з добрив встановлена різниця між варіантами, що досліджувались. Так, за внесення мінеральних добрив у три строки КВ азоту становив 73,0; фосфору 29,0; калію 76,1% для сорту Червона куля. Для сорту Регала ці показники були такі: азоту - 80,0; фосфору - 32,1; калію - 89,0%. КВ макроелементів з вермикомпосту (5 т/га) були близькими до показників варіанта з рекомендованою дозою мінеральних добрив, і становили по азоту 67,0%, фосфору 26,0%, калію 68,2% для сорту вітчизняної селекції. Для сорту голландської селекції ці показники досягали рівня 78,0; 30,0; 83,0%.

Врожайність буряка столового залежно від удобрення

Оптимізація умов живлення рослин буряка столового за рахунок внесення вермикомпосту (5 т/га) дала можливість отримати врожай на рівні 56,5 т/га сорту Регала і 49,5 т/га сорту Червона куля. Приріст у цих варіантах становив 61,0% та 52,0% відносно контролю (без добрив). У всіх варіантах з внесенням добрив отримано суттєвий приріст врожаю порівняно з контролем (без добрив). Поєднання вермикомпосту (3,5 т/га) з мінеральними добривами у два строки внесення сприяло підвищенню продуктивності відповідних сортів на 49,0 і 50,0%. Внесення рекомендованої дози мінеральних добрив забезпечувало приріст врожаю сорту Червона куля на 49,0%, Регала - 54,0%.

Максимальний приріст отримано у варіанті, де застосовували мінеральні добрива у три строки внесення, який становив 22,2 т/га, для сорту голландської селекції. Для вітчизняної цей показник досягав 18,2 т/га. Результати досліджень дозволяють стверджувати про те, що поєднання органічних та мінеральних добрив створює оптимальні умови для розкриття генетичного потенціалу сорту. В цьому аспекті можна відзначити доцільність підживлень. Менш ефективним було використання вермикомпосту в дозі 3,5 т/га, урожайність становила 47,8 т/га для першого сорту та 46,9 т/га для другого.

Важливим критерієм, який визначає економічну доцільність вирощування та ефективність використання добрив під буряк столовий, є отримання високого врожаю товарних коренеплодів. За використання рекомендованої дози мінеральних добрив вихід стандартних коренеплодів становив 76,0%, у разі внесення вермикомпосту в дозі 5 т/га він досягав 83,0% для сорту Регала. Для сорту Червона куля ці показники були відповідно 62,0% і 73,0%. Найбільший вихід стандартної продукції отримано у варіанті, де застосовували мінеральні добрива у три строки внесення. Він становив 86,0% для першого сорту та 77,0% для другого.

Внесення вермикомпосту в дозі 3,5 т/га забезпечувало цей показник на рівні 68,0% для голландського сорту та 57,0% для вітчизняного. В нашому досліді більшу частку нестандартних коренеплодів мали тріснуті та виродливі. Кількість нестандартної продукції становила 26,8%, у варіанті без добрив - 20,0% для обох сортів. Частка тріснутих коренеплодів була на рівні 15% для сорту Регала та 15% для сорту Червона куля. Коренеплоди ушкоджені хворобами та шкідниками були відповідно 14 та 11% для обох сортів. Виходячи з вищевикладеного слід відзначити, що найбільший вихід стандартної продукції був характерний для сорту Регала. Мінеральні добрива і вермикомпост позитивно впливали на технологічну якість продукції.

Біологічна цінність коренеплодів буряка столового за використання добрив

Внесення органічних та мінеральних добрив під буряк столовий як окремо, так і в поєднанні певним чином впливало на основні біохімічні показники якості продукції. Аналіз результатів досліджень показав, що удобрення стимулювало процеси синтезу в коренеплодах буряка столового. Важливим критерієм оцінки якості коренеплодів є вміст сухої речовини. Найбільшим вмістом цукрів (сума) характеризувалася продукція варіантів, де застосовували вермикомпост в дозі 5 т/га та мінеральні добрива у три строки внесення (табл. 4). Ці показники досягали 5,8 - 6,0% для сорту Регала і 4,9 - 4,7% для сорту Червона куля. Продукція варіанта з рекомендованою дозою мінеральних добрив мала підвищений вміст сухої речовини, який становив для сорту Червона куля 21,9%, для сорту Регала - 25,0%. У варіанті з внесенням вермикомпосту в дозі 3,5 т/га ці показники були найменшими і становили 20,4% для сорту Червона куля та 24,1% для Регали. Відмічено, що застосування мінеральних добрив у три строки внесення обумовлювало найбільший вміст вітаміну С - 13,6% для сорту голландської селекції і 11,8% для вітчизняної. Варіант з внесенням рекомендованої дози мінеральних добрив не поступався вищезазначеним за вмістом вітаміну С в коренеплодах, який становив 12,0% для сорту Регала та 11,5% для сорту Червона куля.

Як відомо з літературних джерел (В.Г. Пантілєєв, 1983) вміст нітратів в коренеплодах буряка столового не повинен перевищувати 1400 мг/кг. В наших дослідження найвищий вміст був у варіанті з мінеральними добривами у три строки внесення і складав 710 мг/кг для сорту Регала та 750 мг/кг для Червоної кулі. Таким чином, можна відмітити, що вермикомпост і мінеральні добрива у три строки внесення, оптимізуючи умови живлення, забезпечили отримання врожаю з високими показниками якості.

Біохімічні показники якості коренеплодів буряка столового (середнє за 2001-2003 рр.)

Енергетична та економічна оцінка використання добрив за вирощування буряка столового

Внесення вермикомпосту (5 т/га) сприяло підвищенню продуктивності рослин і збільшувало коефіцієнт біоенергетичної ефективності до 2,47 (сорт Регала) і 2,31 (сорт Червона куля). Поєднання вермикомпосту (3,5 т/га) з мінеральними добривами у два строки внесення підвищувало цей коефіцієнт до 2,20 для сорту голландської селекції і 1,90 для вітчизняної (табл. 5). Внесення мінеральних добрив у три строки збільшувало кількість акумульованої врожаєм енергії, що сприяло зростанню біоенергетичної ефективності. Відповідно до сортів коефіцієнти досягали 2,58 і 2,40. Рекомендована доза мінеральних добрив забезпечувала показник на рівні попереднього варіанта. Відзначено перевагу за коефіцієнтом біоенергетичної ефективності сорту Регала. Аналізуючи показники біоенергетичної ефективності, слід зазначити, що коефіцієнти були більшими за 1. Згідно з економічною оцінкою використання добрив, їх окупність урожаєм була вищою у варіантах, де використовували вермикомпост та мінеральні добрива. Умовно чистий прибуток у разі внесення 5 т/га вермикомпосту становив 890 грн/га (сорт Регала) і 787 (сорт Червона куля), рівень рентабельності був відповідно 127 і 108%. Варіант із застосуванням мінеральних добрив у три строки внесення характеризувався наступними показниками - 910 і 869 грн/га. Таке удобрення забезпечувало найвищий рівень рентабельності (135%) для сорту Регала, (110%) для сорту Червона куля.

Узагальнення всіх складових економічної та біоенергетичної ефективності дає можливість стверджувати, що використання мінеральних добрив в три строки внесення і вермикомпосту в дозі 5 т/га є енергетично доцільним та економічно обґрунтованим заходом за вирощування буряка столового.

Висновки

У дисертації наведено теоретичне узагальнення і практичне визначення агрохімічної ефективності використання органічних і мінеральних добрив за вирощування буряка столового сорту вітчизняної селекції Червона куля і голландської Регала на темно-сірому опідзоленому легкосуглинковому ґрунті в північній частині Лісостепу України. Отримані результати дають змогу зробити наступні висновки:

1. Застосування вермикомпосту (5 т/га) і мінеральних добрив у три строки внесення (передпосівна культивація, при посіві, у підживлення) забезпечувало найвищу врожайність. Так, для сорту Червона куля приріст становив 17,318,2 т/га, а для сорту Регала 21,522,2 т/га порівняно з контролем (без добрив). Вихід стандартних коренеплодів досягав 88,3% для голландського сорту та 67,9% для сорту вітчизняної селекції.

2. Застосування мінеральних добрив у три строки внесення сприяє покращенню якості коренеплодів буряка столового. Вміст сухої речовини в продукції сорту Червона куля збільшувався на 1,9%, вітаміну С - 3,2%, цукрів (суми) - 0,9% порівняно з контролем (без добрив), а Регала відповідно на 2,3%, 3,9%, 1,6%, вміст нітратів за використання добрив становив 710 мг/кг, що не перевищувало максимально допустимий рівень.

3. Внесення мінеральних добрив у три строки внесення забезпечувало найоптимальніші умови живлення рослин буряка столового. Так, в період максимального поглинання елементів рослинами вміст в орному шарі ґрунту мінерального азоту підвищувався на 5,1 мг/кг для сорту Регала та на 3,4 мг/кг для сорту Червона куля, рухомого фосфору 28 мг/кг для першого сорту та 28 для другого сорту, обмінного калію відповідно 22,0 і 14,0 мг/кг порівняно з контролем.

4. Удобрення вермикомпостом в дозі 5 т/га є активізуючим фактором фізіолого-біохімічних процесів у рослинах, зокрема засвоєння елементів живлення. В період максимального їх поглинання вміст азоту в листках і коренеплодах порівняно з контролем був вищим для сорту Регала на 0,65 - 0,82% азоту, фосфору - 0,25 - 0,31%, калію - 0,90-1,20%. Для сорту Червона куля відповідно по азоту - 0,32 - 0,45, фосфору - 0,19 - 0,29, калію - 0,80 - 1,0 мг/кг.

5. Коефіцієнт використання елементів живлення з добрив за внесення мінеральних добрив у три строки підвищувався порівняно із рекомендованою дозою мінеральних добрив для сорту Регала на 2,9% по азоту, 3,1 фосфору, 10,0% калію та для сорту Червона куля відповідно на 14,0 (N), 5,0 (Р) і 20,4% (К).

6. Винос буряком столовим азоту, фосфору та калію з урожаєм залежав від сортових особливостей культури. У варіанті, де вносились мінеральні добрива у три строки він мав найвищі показники. Для сорту Червона куля він досягав 203 (N), 48,6 (Р), 277 кг/га (К) та для сорту Регала 257; 54,2; 305 кг/га відповідно.