Продуктивность картофеля в зависимости от применения цеолитов и удобрений в условиях Лесостепи Центрально-Черноземного региона

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Специальность 06.01.09. - растениеводство

Продуктивность картофеля в зависимости от применения цеолитов и удобрений в условиях лесостепи Центрально-Черноземного региона

Демчев Павел Геннадьевич

Рамонь - 2009

Диссертационная работа выполнена в ГНУ «Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Центрально-Черноземной полосы имени В.В. Докучаева РАСХН»

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ, Рымарь Валерий Трофимович

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ, Колягин Юрий Сидорович

кандидат сельскохозяйственных наук, Кривошеев Сергей Иванович

Ведущая организация: Государственное научное учреждение «Елецкая опытная станция по картофелю ВНИИКХ»

Учёный секретарь диссертационного совета, кандидат с.-х. наук Путилина Л.Н.

1. Общая характеристика работы

цеолит минеральный удобрение картофель

Актуальность проблемы. В России картофелеводство - традиционно важная отрасль растениеводства. Поэтому разработка экологически безопасной технологии, обеспечивающей высокие урожайность и качество продукции этой культуры при сохранении плодородия почвы имеет важное народнохозяйственное значение.

Возделывание картофеля сопряжено с высокими затратами на применение органических и минеральных удобрений. Однако в настоящее время внесение органики в достаточном объеме, сохраняющей плодородие почвы, сдерживается низкими темпами развития животноводства (Белоус Н.М., 1996; Бутов А.В., 2004; Асланов Г.А., 2006; Басиев С.С., 2007).

Одним из дополнительных резервов повышения продуктивности картофеля является использование при его возделывании природных минералов.

Применение природных цеолитов при возделывании картофеля позволит решить ряд задач, главнейшие из которых - повышения его урожайности и качества клубней (Мазур Г.А., 1984; Григора Т.И., 1985; Шевченко Л.А., 1986; Гладыш О.Т., 1990; Асланов Г.А., 2006; Басиев С.С., 2007). В виду этого выбранная тема диссертационной работы имеет большую актуальность и практическое значение.

Цель работы - установить и обосновать оптимальные нормы внесения цеолитов в сочетании с органическими и минеральными удобрениями, обеспечивающие повышение урожая и качества клубней картофеля при сохранении плодородия почвы.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

Установить зависимость роста и развития растений картофеля от применения цеолитов в различных сочетаниях с удобрениями.

Изучить действие цеолитов при совместном внесении с органическими и минеральными удобрениями на урожайность и качество клубней картофеля.

Исследовать последействие цеолитов отдельно и на фоне удобрений на второй и третий год возделывания картофеля.

Выявить влияние цеолитов в чистом виде и в сочетании с минеральными и органическими удобрениями на показатели эффективного плодородия почвы.

Рассчитать экономическую и энергетическую оценку применения цеолитов и удобрений при возделывании картофеля.

Научная новизна исследований. Впервые на черноземе выщелоченном в условиях ЦЧР определены параметры роста, развития, формирования урожая и качества картофеля при использовании цеолитов и удобрений в различных сочетаниях.

Определена эффективность последействия цеолитов в чистом виде и совместно с органическими и минеральными удобрениями при возделывании картофеля.

Выявлено положительное влияние совместного внесения цеолитов и удобрений на динамику накопления основных элементов в почве.

Практическая значимость работы. Установленные оптимальные дозы цеолитов и удобрений в различных сочетаниях позволяют повысить урожайность картофеля (на 77,7 ц/га) и его качественные показатели (содержание сухого вещества - 87,7-93,5%; крахмала - 13,0-16,1%; сырого протеина - 2,11-2,33%).

В результате производственной проверки разработанного технологического приема при возделывании картофеля в ТнВ «Меркулов и К» прибавка урожайности составила 65,8 ц/га, экономический эффект от внедрения -29175 руб./га.

Апробация работы. Материалы диссертации были доложены и получили одобрение на научной и учебно-методической конференции молодых ученых и специалистов ФГОУ ВПО «Воронежский ГАУ имени К.Д. Глинки» (Воронеж, 2006 г.), и на международной конференции, посвященной 95-летию ФГОУ ВПО «Воронежский ГАУ имени К.Д. Глинки» (Воронеж, 2008 г.).

Представленная работа является составной частью программы НИР ГНУ НИИСХ ЦЧП им. В.В. Докучаева № 05.02.01 «Разработать и внедрить в производство технологии применения современных удобрений и мелиорантов, обеспечивающие в современных условиях земледелия сохранение плодородия черноземов, получение экологически чистой продукции и повышение урожайности на 15-20%».

Публикации. По материалам диссертации опубликовано четыре статьи, в том числе одна в реферируемом журнале «Картофель и овощи».

Положения, выносимые на защиту:

Урожайность и качество клубней картофеля повышаются при внесении 20 т/га навоза и N₃₀P₃₀K₃₀ на фоне 15 и 20 т/га цеолитов.

Совместное внесение цеолитов с навозом или минеральными удобрениями улучшает агрохимические показатели почвы.

Экономически эффективно и энергетически целесообразно совместное внесение цеолитов и навоза. При отсутствии органических удобрений экономический эффект обеспечивает внесение N₃₀P₃₀K₃₀ на фоне повышенных норм цеолитов.

Степень личного участия автора. Настоящая диссертационная работа является результатом комплексных исследований, выполненных лично автором в 2006-2008 гг. Автором диссертации проведена закладка опытов, сбор, обработка и анализ полевых и лабораторных материалов.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 177 страницах компьютерного текста и состоит из введения, 6 глав, выводов, предложений производству и приложений. Работа содержит 37 таблиц, 1 рисунок, 15 приложений. Список литературных источников включает 176 наименования, в том числе 9 иностранных.



2. Условия и методика проведения исследований

Научно-исследовательская работа выполнена в отделе агрохимии ГНУ «Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Центрально-Черноземной полосы имени В.В. Докучаева».

Экспериментальную часть опытов проводили в 2006-2008 гг. в ТвН «Меркулов и К» Долгоруковского района Липецкой области на черноземе выщелоченном.

В опытах применяли технологию возделывания картофеля общепринятую для Липецкой области. В качестве исходного материала для исследований был выбран ранний сорт картофеля Удача, допущенный государственным реестром селекционных достижений к возделыванию в ЦЧР. Картофель возделывали в бессменном посеве после озимой пшеницы, идущей после чистого пара.

Изучение эффективности природных цеолитов проводили при совместном применении их с минеральными удобрениями и полуперепревшим навозом, а также в чистом виде. Из минеральных удобрений применяли азофоску (16:16:16% д.в.). Цеолиты доставляли из карьера находящегося в селе Казинка Тербунского района Липецкой области. Цеолиты и навоз вносили под основную обработку почвы, изучалось их влияние на урожайность и качество картофеля. Минеральные удобрения вносили ежегодно под основную обработку почвы. Схема опыта представлена в таблицах автореферата.

Перед посадкой картофеля на всех изучаемых вариантах применяли почвенный гербицид Зенкор (1,5 л/га). По вегетации картофеля двукратно применяли гербицид Титус (0,03+0,02 л/га). Против колорадского жука применяли инсектицид Актара (0,06 л/га).

Опыты закладывали по методике Б.А. Доспехова (1985) в трехкратной повторности, общая площадь делянки - 80 м², учетной делянки - 50 м². Размещение вариантов систематическое.

В течение вегетационного периода картофеля проводили ряд учетов и наблюдений согласно общим требованиям к проведению анализов (ГОСТ 29260-91). Фенологические наблюдения проводили по методике госсортоиспытания сельскохозяйственных культур (1964).

Для определения динамики роста и развития растений картофеля проводили отбор образцов в количестве десяти типичных нормально развитых растений с каждой делянки. Через 30, 45, 60 дней и перед уборкой после появления всходов определяли нарастание высоты зеленой массы растения, количество побегов в одном кусте (к уборке), количество листьев на одном побеге, массу вегетативной части, количество и массу клубней на один куст картофеля. Площадь листьев - по методике А.А. Ничипоровича (1961). Товарность урожая - на основе распределения клубней по фракциям (ГОСТ 7001-91 и 26545-89).

Уборку и учет урожая картофеля проводили на каждой делянке путем взвешивания клубней с последующим пересчетом на 1 га. Агрохимические анализы почвы и качественные показатели клубней картофеля определяли лабораторными методами.

Почва опытных участков - чернозем выщелоченный среднегумусный среднемощный. Гранулометрический состав почв - глинистый и тяжелосуглинистый. Мощность гумусового горизонта (А + В) достигает 130-155 см. Опытный участок находился на поле с ровным рельефом - уклон 1-2°.

Содержание гумуса в пахотном слое почвы 5,6% (по Тюрину); рН - 5,6. Запасы подвижного фосфора - 188 мг/кг и обменного калия - 171 мг/кг почвы (по Чирикову). Степень насыщенности основаниями - высокая.

Погодные условия в годы исследований складывались по разному. Так наиболее благоприятные условия увлажнения для картофеля сложились в 2006 г., менее благоприятные в 2008 г.



3. Результаты исследований

Рост и развитие картофеля

Максимального уровня развития листовой поверхности растения картофеля достигали к 60-ти дням после появления полных всходов. К уборке клубней количество фотосинтетически активных листьев в кустах картофеля снижалось на 38-58%.

Наибольшее количество листьев формировалось при действии и последействии 15 и 20 т/га цеолитов совместно с 20 т/га навоза, а также на варианте с внесением N₃₀P₃₀K₃₀ на фоне 20 т/га минерала - 57,4-58,2 листа на куст, что на 5-5,8 шт. превысило рекомендованные нормы минеральных удобрений (N₆₀P₆₀K₆₀).

Площадь листовой поверхности картофеля в изучаемых вариантах существенно отличалась в зависимости от уровня минерального питания растений. Максимальную площадь листовой поверхности растения картофеля формировали к 60-ти дням после всходов. На вариантах действия и последействия 20 т/га цеолитов с 20 т/га навоза она составила 45 тыс. м²/га, что на 12 тыс. м²/га (36%) превышало контроль и на 6 тыс. м²/га (15%) вариант с внесением N₆₀P₆₀K₆₀. В данном варианте, а также при внесении N₃₀P₃₀K₃₀ на фоне 20 т/га цеолитов площадь листьев достоверно превышала вариант по агрорекомендациям.

Максимальная масса ботвы растений картофеля формировалась за 60 дней после всходов. Отмечена тенденция зависимости массы ботвы картофеля от уровня корневого питания растений. Наибольшая масса стеблестоя растения картофеля формировалась на вариантах 15 т/га цеолитов + 20 т/га навоза и 20 т/га цеолитов + 20 т/га навоза - 422,8 и 438,4 г соответственно. Внесение N₃₀P₃₀K₃₀ на фоне 15 т/га и 20 т/га цеолитов позволило сформировать растениям картофеля 399,8 и 424,8 г вегетативной надземной массы на куст (табл. 1).

К уборке масса ботвы уменьшалась по вариантам от 83,2 г на фоне 10 т/га цеолитов до 146,6 г при внесении 20 т/га навоза + 20 т/га цеолитов. В среднем уменьшение массы ботвы составило 29-39% по сравнению с периодом наибольшего накопления надземной вегетативной массы.

Формирование массы и количества клубней зависело от интенсивности нарастания биомассы листового аппарата.

Таблица 1. Изменение массы ботвы одного куста картофеля в зависимости от условий корневого питания и сроков наблюдений (2006-2008 гг.)

Варианты	Средняя масса ботвы, г
	Период от полных всходов	Перед уборкой
	30 дней	45 дней	60 дней
1) Контроль (без удобрений)	101,2	167,5	258,0	157,5
2) N60P60K60 (агрорекомендации)	200,0	313,8	384,9	256,5
3) N30P30K30	145,1	253,7	308,8	218,7
4) N30P30K30 + 5 т/га цеолитов	161,3	272,8	344,3	225,3
5) N30P30K30 + 10 т/га цеолитов	173,3	286,5	355,5	242,0
6) N30P30K30 + 15 т/га цеолитов	195,8	334,8	399,8	264,5
7) N30P30K30 + 20 т/га цеолитов	208,0	358,7	424,8	278,8
8) Навоз 40 т/га	196,7	314,7	379,6	250,3
9) Навоз 20 т/га	153,2	276,8	348,9	228,7
10) Навоз 20 т/га + 5 т/га цеолитов	185,7	298,4	357,2	237,8
11) Навоз 20 т/га + 10 т/га цеолитов	190,5	328,0	374,1	253,4
12) Навоз 20 т/га + 15 т/га цеолитов	231,8	357,8	422,8	277,2
13) Навоз 20 т/га + 20 т/га цеолитов	250,7	369,6	438,4	291,8
14) Цеолиты 5 т/га	110,7	195,2	270,6	175,6
15) Цеолиты 10 т/га	124,6	208,4	281,6	198,4
16) Цеолиты 15 т/га	142,1	245,6	307,1	208,5
17) Цеолиты 20 т/га	166,8	280,5	340,6	227,8
НСР05	10,4-11,8	7,3-9,9	8,3-11,4	8,3-10,5

Так к уборке максимальное количество клубней в кустах формировалось на фоне действия и последействия 15 и 20 т/га цеолитов с 20 т/га навоза - 9,5 и 9,6 клубня соответственно, что превысило контроль на 3,0-3,1 клубня (46-48%), а эталон (вариант №2) на 1,8-1,9 клубня (23-25%). При внесении N₃₀P₃₀K₃₀ на фоне действия и последействия 15 и 20 т/га цеолитов количество клубней к уборке было несколько ниже - по 9,5 клубней на куст. На фоне комбинации 10 т/га цеолитов + 20 т/га навоза количество клубней составило 9,1 шт.

Максимальная масса клубней была на варианте с внесением 20 т/га цеолитов с 20 т/га навоза - 440,6 г, что на 168,7 г или 62% превышало контроль и на 46,9 г или 12% вариант N₆₀P₆₀K₆₀ (табл. 2). При внесении N₃₀P₃₀K₃₀ с 20 т/га цеолитов масса клубней превысила вариант по рекомендациям на 27,3 г.

Таблица 2. Изменение массы клубней одного куста картофеля в зависимости от условий корневого питания и сроков наблюдений (2006-2008 гг.)

Варианты	Средняя масса клубней, г
	Период от полных всходов	Перед уборкой
	30 дней	45 дней	60 дней
1) Контроль (без удобрений)	31,8	62,2	126,5	271,9
2) N60P60K60 (агрорекомендации)	73,1	117,6	201,2	393,7
3) N30P30K30	51,8	93,7	163,5	325,7
4) N30P30K30 + 5 т/га цеолитов	59,2	104,1	185,1	337,0
5) N30P30K30 + 10 т/га цеолитов	66,1	108,7	185,7	354,0
6) N30P30K30 + 15 т/га цеолитов	78,7	129,1	206,3	399,6
7) N30P30K30 + 20 т/га цеолитов	83,8	138,0	221,7	421,0
8) Навоз 40 т/га	67,2	123,2	199,5	390,8
9) Навоз 20 т/га	57,3	98,5	180,0	342,2
10) Навоз 20 т/га + 5 т/га цеолитов	64,3	114,1	188,2	357,7
11) Навоз 20 т/га + 10 т/га цеолитов	76,5	125,5	194,1	395,9
12) Навоз 20 т/га + 15 т/га цеолитов	79,3	139,1	214,6	422,5
13) Навоз 20 т/га + 20 т/га цеолитов	88,1	151,4	232,7	440,6
14) Цеолиты 5 т/га	37,8	76,5	144,2	282,1
15) Цеолиты 10 т/га	43,3	82,8	151,7	301,3
16) Цеолиты 15 т/га	50,8	93,6	162,9	318,8
17) Цеолиты 20 т/га	60,5	104,8	172,5	336,3
НСР05	6,7-8,3	7,5-9,5	6,3-10,9	8,6-10,9



Таким образом, при совместном внесении повышенных норм цеолитов с навозом или N₃₀P₃₀K₃₀ достигается максимальный эффект прироста высоты стеблей, развития листового аппарата растения, а также наблюдается положительное влияние на формирование ботвы и клубней картофеля.

Урожайность картофеля в зависимости от уровня минерального питания растений

Максимальная прибавка урожая была получена на вариантах с внесением 15 и 20 т/га цеолитов совместно с 20 т/га навоза или N₃₀P₃₀K₃₀ (табл. 3).

Наибольшая урожайность картофеля отмечена в результате действия и последействия 15 и 20 т/га цеолитов с 20 т/га навоза, а на вариантах с внесением минеральных удобрений в дозе N₃₀P₃₀K₃₀ с тем же количеством цеолитов урожайность была на 6-12% ниже.

Таблица 3. Урожайность картофеля в зависимости от условий корневого питания (2006-2008 гг.)

Варианты опыта	Урожайность по годам, ц/га	Прибавка к контролю
	2006 г.	2007 г.	2008 г.	среднее	ц/га	%
1) Контроль (без удобрений)	207,1	110,7	82,7	133,5
2) N60P60K60 (агрорекомендации)	260,4	171,5	139,8	190,6	57,1	42,8
3) N30P30K30	226,0	150,3	113,1	163,1	29,6	22,2
4) N30P30K30 + 5 т/га цеолитов	230,8	158,0	125,6	171,5	38,0	28,5
5) N30P30K30 + 10 т/га цеолитов	239,1	167,9	134,7	180,6	47,1	35,2
6) N30P30K30 + 15 т/га цеолитов	251,4	181,9	152,5	195,3	61,8	46,3
7) N30P30K30 + 20 т/га цеолитов	263,9	189,1	157,0	203,3	69,8	52,3
8) Навоз 40 т/га	248,7	181,3	146,2	192,1	58,6	43,9
9) Навоз 20 т/га	233,3	158,4	129,9	173,9	40,4	30,3
10) Навоз 20 т/га + 5 т/га цеолитов	239,8	166,7	138,0	181,5	48,0	36,0
11) Навоз 20 т/га + 10 т/га цеолитов	248,6	174,6	148,2	190,5	57,0	42,7
12) Навоз 20 т/га + 15 т/га цеолитов	260,2	184,8	163,5	202,8	69,3	51,9
13) Навоз 20 т/га + 20 т/га цеолитов	267,5	194,8	171,3	211,2	77,7	58,2
14) Цеолиты 5 т/га	213,0	124,8	95,7	144,5	11,0	8,2
15) Цеолиты 10 т/га	219,8	139,1	106,8	155,2	21,7	16,3
16) Цеолиты 15 т/га	225,3	147,3	115,2	162,6	29,1	21,8
17) Цеолиты 20 т/га	236,4	159,7	126,3	174,1	40,6	30,4
НСР05	9,0	7,1	6,8

Погодные условия в годы исследований оказывали значительное влияние на урожайность картофеля. Так в засушливом 2008 г. отмечена наименьшая урожайность картофеля - от 82,7 ц/га на контроле до 171,3 ц/га на фоне последействия 20 т/га цеолитов с 20 т/га навоза. Максимальная урожайность картофеля получена в 2006 году - 207,1-267,5 ц/га на тех же вариантах опыта.

В первый год исследований урожайность во всех вариантах опыта, за исключением варианта с внесением 5 т/га цеолитов, была выше контроля. В вариантах (№6, №7, №12, №13) с высокими нормами расхода цеолитов в комбинации с N₃₀P₃₀K₃₀ или с навозом 20 т/га получен урожай картофеля на уровне эталона (N₆₀P₆₀K₆₀), где урожайность составила 260,4 га. Во второй и третий год исследований (годы последействия цеолитов и навоза) установлено отчетливое преимущество применения цеолитов (15 и 20 т/га) с минеральными удобрениями или навозом относительно варианта по агрорекомендациям.

В среднем за годы исследований совместное внесение по 20 т/га цеолитов и навоза повышало урожайность до 211,2 ц/га, что на 77,7 ц/га или 58,2% превысило контроль. При внесении N₃₀P₃₀K₃₀ на фоне 20 т/га цеолитов или 15 т/га цеолитов совместно с 20 т/га навоза урожайность картофеля составила 203,3 и 202,8 ц/га соответственно, при урожайности на контроле - 133,5 ц/га, а при внесении N₆₀P₆₀K₆₀ - 190,6 ц/га.

Таким образом, цеолиты (15 и 20 т/га) совместно с навозом 20 т/га или N₃₀P₃₀K₃₀ оказывали существенное влияние на рост урожайности клубней картофеля. Отмечено эффективное последействие цеолитов на продуктивность картофеля.

Качество клубней картофеля под влиянием цеолитов

В среднем по годам максимальная товарность клубней отмечена на вариантах с внесением N₃₀P₃₀K₃₀ на фоне 15 и 20 т/га цеолитов - по 93,5%, а также на фоне 20 т/га цеолитов с 20 т/га навоза - 93,4%. Минимальной товарность клубней была на фоне действия и последействия 5 и 10 т/га цеолитов - 87,8% и 87,7% соответственно. Товарность клубней на контроле составила 90,9%, при внесении N₆₀P₆₀K₆₀ - 88,9%, а при внесении N₃₀P₃₀K₃₀ - 90,0% (табл. 4).

В вариантах с внесением 15 и 20 т/га цеолитов совместно с N₃₀P₃₀K₃₀ или 20 т/га навоза в клубнях сухого вещества содержалось существенно больше, чем в остальных вариантах. Так на варианте с внесением N₃₀P₃₀K₃₀ с 20 т/га цеолитов сухое вещество составило 23,5%, что превышало на 1,9% контроль и на 1,5% эталон с внесением N₆₀P₆₀K₆₀. При внесении 15 и 20 т/га цеолитов с 20 т/га навоза (варианты № 12, №13) или N₃₀P₃₀K₃₀ на фоне 15 т/га цеолитов (варианты № 6, №7) в клубнях картофеля содержалось 23,1-23,3% сухого вещества, что на 1,5-1,7% выше контрольного варианта и на 1,1-1,3% варианта по агрорекомендациям.

Таблица 4. Качественные показатели клубней картофеля (2006-2008 гг.)

Вариант	Качество клубней
	Товарность клубней, %	Содержание
		Сухое вещество %	Крахмал, %	Сырой протеин, %	Нитраты, мг/кг
1) Контроль (без удобрений)	90,9	21,6	13,0	2,17	108,3
2) N60P60K60 (агрорекомендации)	88,9	22,0	14,7	2,25	144,7
3) N30P30K30	90,0	22,4	13,3	2,15	123,7
4) N30P30K30 + 5 т/га цеолитов	90,7	22,4	13,4	2,18	138,0
5) N30P30K30 + 10 т/га цеолитов	90,7	21,8	14,9	2,29	153,3
6) N30P30K30 + 15 т/га цеолитов	93,5	23,1	16,1	2,33	160,7
7) N30P30K30 + 20 т/га цеолитов	93,5	23,5	16,0	2,28	178,3
8) Навоз 40 т/га	92,0	22,5	13,9	2,14	147,0
9) Навоз 20 т/га	89,8	22,2	13,4	2,15	139,3
10) Навоз 20 т/га + 5 т/га цеолитов	93,1	22,6	13,6	2,18	134,7
11) Навоз 20 т/га + 10 т/га цеолитов	91,8	22,3	14,5	2,11	157,0
12) Навоз 20 т/га + 15 т/га цеолитов	91,9	23,2	15,8	2,28	160,7
13) Навоз 20 т/га + 20 т/га цеолитов	93,4	23,3	15,6	2,25	182,0
14) Цеолиты 5 т/га	87,8	22,0	13,5	2,13	114,3
15) Цеолиты 10 т/га	87,7	22,3	14,2	2,25	139,3
16) Цеолиты 15 т/га	90,1	22,4	14,8	2,28	144,3
17) Цеолиты 20 т/га	90,3	22,1	14,5	2,22	161,3

В годы исследований содержание крахмала существенно зависело от уровня минерального питания растений картофеля. Минимальным его содержание было при отсутствии удобрений - 13,0% (вариант № 1).

Наибольшее количество крахмала в клубнях накапливалось при внесении N₃₀P₃₀K₃₀ на фоне 15 и 20 т/га цеолитов (варианты №6, №7) - 16,1% и 16,0% соответственно, что на 3,1% и 3,0% выше контроля и на 1,4% и 1,3% варианта с внесением N₆₀P₆₀K₆₀. При внесении рекомендованных норм минеральных удобрений содержание крахмала в клубнях картофеля составило 14,7%. На варианте 15 и 20 т/га цеолитов с 20 т/га навоза крахмала содержалось 15,8% и 15,6% соответственно.

Содержание сырого протеина в клубнях картофеля было равным 2,11-2,33%. В целом влияние цеолитов как совместно с видами удобрений, так и отдельно четко не проявилось, несмотря на тенденцию повышения протеина в вариантах с применением 15 и 20 т/га цеолитов с N₃₀P₃₀K₃₀ или с 20 т/га навоза (варианты № 6, № 7, № 12, № 13) в сравнении с вариантом по агрорекомендациям.

Содержание сырого протеина в клубнях картофеля на варианте с внесением N₃₀P₃₀K₃₀ + 15 т/га цеолитов составило 2,33%, в то время как при внесении N₆₀P₆₀K₆₀ - 2,25%.

Содержание нитратов в сырых клубнях картофеля находилось в пределах предельно допустимой концентрации (ПДК). В среднем за три года оно составило от 108,3 мг/кг на контроле - до 182,0 мг/кг на фоне действия и последействия 20 т/га цеолитов с 20 т/га навоза, что было выше на 73,7 мг/кг.

Таким образом, внесение цеолитов в норме 15 и 20 т/га вместе с N₃₀P₃₀K₃₀ или 20 т/га навоза наиболее положительно сказывается на качественных показателях клубней картофеля (товарности, содержании сухих веществ, крахмала, протеина). Содержание в клубнях нитратов не превышает норму (ПДК для продовольственного картофеля равно 250 мг/кг в сырых клубней, а для кормового - 300 мг/кг). Цеолиты повышают количество доступных элементов питания и обеспечивают пролонгацию удобрений.

Влияние цеолитов на агрохимические показатели плодородия почвы

В годы исследований максимальное количество минерального азота, по всем срокам определений, содержал более биологически активный верхний слой почвы - 0-20 см. В среднем ко времени всходов в нем содержалось от 52,3 мг/кг азота на варианте 5 т/га цеолитов, что на 1,0 мг/кг меньше контроля, до 60,3 мг/кг на варианте 20 т/га цеолитов + 20 т/га навоза, что на 7,0 мг/кг больше контроля (табл. 5).

Таблица 5. Динамика содержания минерального азота, подвижного фосфора (P₂O₅), обменного калия (K₂O) в почве (2006-2008 гг.), мг/кг

Варианты опыта	Слой почвы, см	Всходы	Цветение	Уборка
		минер. азот	P2O5	K2O	минер. азот	P2O5	K2O	минер. азот	P2O5	K2O
1) Контроль (без удобрений)	0-20	53,3	186,0	171,7	53,7	168,7	169,7	51,3	188,3	178,3
	20-40	49,3	157,0	154,7	50,3	142,7	143,0	51,0	163,3	165,7
2) N60P60K60 (агрорекомендации)	0-20	54,7	220,0	188,3	54,7	202,0	174,3	54,7	228,3	189,0
	20-40	52,0	201,7	175,0	52,0	183,3	163,7	52,0	210,3	174,0
3) N30P30K30	0-20	55,0	201,3	175,7	54,7	187,3	167,0	54,0	205,3	184,7
	20-40	48,7	183,7	158,0	51,0	178,0	156,0	50,7	186,3	168,7
4) N30P30K30 + 5 т/га цеолитов	0-20	55,0	186,3	174,3	55,0	179,7	169,7	54,0	192,7	179,3
	20-40	50,7	173,7	160,3	51,0	162,3	155,3	52,3	178,7	171,3
5) N30P30K30 + 10 т/га цеолитов	0-20	54,7	196,0	180,3	55,3	176,3	173,3	54,7	200,3	189,0
	20-40	52,3	161,7	164,7	52,3	155,0	164,7	54,7	169,7	174,7
6) N30P30K30 + 15 т/га цеолитов	0-20	58,3	207,0	190,0	56,3	203,0	179,7	55,0	213,3	196,3
	20-40	57,0	189,7	167,3	55,3	182,3	157,0	52,3	202,0	172,0
7) N30P30K30 + 20 т/га цеолитов	0-20	59,7	206,0	198,7	57,0	200,0	183,0	56,3	215,0	191,3
	20-40	55,3	190,0	175,0	56,0	177,3	163,3	54,0	198,0	182,0
8) Навоз 40 т/га	0-20	59,0	207,3	203	56,7	193,0	191,7	52,7	215,0	211,3
	20-40	54,0	188,0	182,3	57,0	177,0	171,7	52,3	195,7	188,3
9) Навоз 20 т/га	0-20	54,3	179,0	180,7	55,3	167,7	173,0	54,7	186,7	181,3
	20-40	50,7	157,3	168,3	52,3	143,7	154,7	52,0	165,7	167,7
10) Навоз 20 т/га + 5 т/га цеолитов	0-20	58,0	180,3	191,0	54,3	164,0	181,0	52,3	185,3	198,7
	20-40	50,0	157,3	175,0	53,3	150,0	168,7	52,0	169,3	185,3
11) Навоз 20 т/га +10 т/га цеолитов	0-20	58,0	193,3	202,3	58,7	176,0	189,0	54,0	198,0	202,7
	20-40	54,0	172,3	175,0	52,0	154,3	169,7	53,0	184,7	181,0
12) Навоз 20 т/га +15 т/га цеолитов	0-20	58,7	202,0	202	58,0	187,7	185,3	56,3	217,0	204,7
	20-40	55,7	183,3	176,7	53,7	167,0	170,3	53,3	185,0	185,7
13) Навоз 20 т/га +20 т/га цеолитов	0-20	60,3	211,0	211,7	59,0	194,3	194,0	57,3	217,0	210,0
	20-40	59,3	192,3	184,0	55,7	179,0	175,0	54,7	200,7	190,7
14) Цеолиты 5 т/га	0-20	52,3	180,3	172,0	53,0	165,0	161,0	53,7	188,3	180,7
	20-40	50,3	170,7	162,3	51,3	159,3	153,7	51,7	175,3	169,7
15) Цеолиты 10 т/га	0-20	53,7	178,3	176,7	53,7	153,3	167,7	53,0	182,7	185,0
	20-40	51,7	172,3	166,0	50,7	154,7	156,0	47,3	182,0	172,3
16) Цеолиты 15 т/га	0-20	56,7	182,0	180,0	54,0	167,3	164,7	54,3	195,0	183,0
	20-40	52,7	171,3	165,7	49,7	164,3	159,3	49,7	176,7	173,0
17) Цеолиты 20 т/га	0-20	56,7	191,7	184,3	54,7	178,7	173,0	53,0	195,0	186,3
	20-40	54,3	178,7	166,3	50,0	174,0	156,0	47,3	191,3	176,0

К уборке при внесении 10, 15, 20 т/га цеолитов, 15/га цеолитов + 20 т/га навоза, 20 т/га цеолитов + 20 т/га навоза содержание азота в почве снижалось во всех горизонтах пахотного слоя почвы. Также наиболее четкое снижение содержания азота отмечено при внесении N₃₀P₃₀K₃₀ на фоне 15 и 20 т/га цеолитов. При внесении 5 т/га цеолитов в течение вегетации количество азота в почве повышалось. Наибольшее содержание минерального азота в слое почвы 0-20 см отмечено на варианте 20 т/га цеолитов + 20 т/га навоза - 57,3 мг/кг, что на 6,0 мг/кг выше контроля. В слое почвы 20-40 см больше азота содержалось на варианте 20 т/га цеолитов с 20 т/га навоза, а также при внесении N₃₀P₃₀K₃₀ на фоне 10 т/га цеолитов - 54,7 мг/кг, что на 3,7 мг/кг выше контроля. Минимальное содержание минерального азота в нижнем исследуемом горизонте почвы было на вариантах с внесением 10 и 20 т/га цеолитов - 47,3 мг/кг, что на 3,7 мг/кг ниже контроля.

В верхнем слое почвы 0-20 во все годы исследований фосфора накапливалось больше, чем в слое 20-40 см. Это связано с большей биологической активностью верхнего слоя, малой подвижностью его соединений по профилю почвы, а также с его мобилизацией корневой системы растений из нижних слоев почвы в верхние (Петербургский А.В., 1959, 1964, 1981).

В среднем за годы исследований в фазе всходов содержание подвижного фосфора в почве варьировало: в слое 0-20 см - от 178,3 мг/кг на варианте с 10 т/га цеолитов до 220,0 мг/кг при внесении N₆₀P₆₀K₆₀; в слое 20-40 см - от 157,0 мг/кг на контроле до 201,7 мг/кг при внесении рекомендованной нормы минеральных удобрений. То есть максимальное количество подвижного фосфора в почве было на вариантах с наибольшим его внесением вместе с удобрениями (табл. 5).

Перед уборкой в слое почвы 0-20 см количество фосфора на 10,3-29,4 мг/кг увеличилось в сравнении с фазой цветения и на 2,3-13,0 мг/кг было больше, чем в фазу всходов. В нижнем пахотном горизонте почвы содержание подвижного фосфора увеличилось по вариантам опыта на 8,3-30,4 мг/кг в сравнении с фазой цветения и на 1,7-12,6 мг/кг в сравнении с фазой всходов.

Повышение содержания в почве подвижного фосфора связано с благоприятными почвенно-климатическими условиями, при которых попеременное увлажнение и высушивание почвы в летний период привело к мобилизации почвенного фосфора. Возможно, подкисляющее действие большого количества активных корешков в единице объема почвы также способствовало повышению содержания фосфора ко времени уборки (Адерихин П.Г., 1970).

В фазу всходов максимальное количество обменного калия в почве содержалось на варианте с внесением 20 т/га цеолитов с 20 т/га навоза - 211,7 мг/кг и 184,0 мг/кг соответственно в верхнем и нижнем горизонтах почвы. На контроле содержание калия было наименьшим и составило в горизонте почвы 0-20 см 171,7 мг/кг, а в горизонте 20-40 см - 154,7 мг/кг (табл. 5).

К фазе цветения содержание обменного калия по мере потребления его растениями в основном уменьшалось на 2,0-17,7 мг/кг, а к уборке повышалось. В горизонте почвы 0-20 см - от 8,3 мг/кг при внесении N₃₀P₃₀K₃₀ с 20 т/га цеолитов и до 19,7 мг/кг на фоне 5 т/га цеолитов. В нижнем горизонте почвы содержание калия увеличилось - от 10,0 мг/кг при внесении N₃₀P₃₀K₃₀ на фоне 10 т/га цеолитов до 22,7 мг/кг на контроле. Содержание обменного калия в почве к уборке урожая было наиболее высоким на всех вариантах опыта. Можно предположить, что на увеличение содержания обменного калия, как и на содержания подвижного фосфора в почве к уборке урожая оказали влияние погодные условия.

Значение pH по некоторым вариантам было ниже оптимального предела кислотности для картофеля (5,5-6,5 рН), что в итоге сказывалось на урожае. Однако при внесении цеолитов, обладающих нейтральной реакцией, кислотность почвы несколько снизилась. Наибольший мелиорирующий эффект имело внесение цеолитов совместно с навозом, при этом величина pH в верхнем слое почвы повышалась до 5,7, что на 0,4-0,5 единиц больше контрольного варианта (без удобрений). На уменьшение кислотности положительно влияло внесение 40 т/га навоза и цеолитов в чистом виде (5,7 рН).

Таким образом, наибольшее накопление макроэлементов питания и снижения кислотности почвы отмечено в варианте при применении цеолитов с навозом, что является хорошей предпосылкой для повышения эффективного плодородия почвы.

Урожайность картофеля и сбор крахмала в условиях производственного опыта

Производственная проверка результатов исследований по влиянию цеолитов и цеолитов + N₃₀P₃₀K₃₀ на урожайность и качество картофеля проведена в 2008 г. в ТнВ «Меркулов и К» Долгоруковского района Липецкой области на выщелоченном черноземе.

Максимальная урожайность картофеля была в варианте с внесением N₃₀P₃₀K₃₀ на фоне 20 т/га цеолитов - 163,9 ц/га, что на 65,8 ц/га или 67% превысило контроль. На контроле урожайность равнялась 98,1 ц/га, а при внесении N₆₀P₆₀K₆₀ - 134,1 ц/га. Внесение 20 т/га цеолитов в чистом виде не способствовало существенному росту урожайности картофеля (табл. 6).

Максимальное содержание крахмала в клубнях картофеля было при внесении N₃₀P₃₀K₃₀ на фоне 20 т/га цеолитов - 15,1%. На контрольном варианте крахмала в клубнях содержалось 13,0%, при внесении рекомендованной нормы удобрений - 14,2%. Внесение 20 т/га цеолитов повышало содержание крахмала в клубнях только на 0,8% в сравнении с контролем.



Таблица 6. Урожайность, содержание и сбор крахмала в условиях производственного опыта

Варианты	Урожайность, ц/га	Содержание крахмала, %	Сбор крахмала, ц/га
1) Контроль (без удобрений)	98,1	13,0	12,8
2) N60P60K60 (агрорекомендации)	134,1	14,2	19,0
3) N30P30K30 + 20 т/га цеолитов	163,9	15,1	24,7
4) Цеолиты 20 т/га	123,7	13,8	17,1
НСР05	5,0	-	-

Таким образом, наибольший эффект оказывало совместное внесение цеолитов с N₃₀P₃₀K₃₀. Сбор крахмала составил 24,7 ц/га. Внесение рекомендованной нормы минеральных удобрений позволило получить 19,0 ц/га крахмала.

Экономическая и энергетическая эффективность возделывания картофеля в зависимости от уровня минерального питания растений

Анализ экономических показателей за три года исследований позволяет утверждать, что более выгодно применение 15 и 20 т/га цеолитов с 20 т/га навоза. В этом случае сумма прибыли равна 213109 и 228289 руб./га, средняя себестоимость одного центнера составляет 410 и 397 рублей, уровень рентабельности - 87,6 и 92,5% соответственно. Средние затраты труда на данных вариантах были 40,20 и 41,55 чел.-ч./га и по 0,20 чел.-ч./ц, в то время как на контроле затраты труда составили 31,34 чел.-ч./га и 0,25 чел.-ч./ц (табл. 7).



Таблица 7. Экономическая эффективность производства картофеля (2006-2008 гг.)

Варианты опыта	Урожайность, ц/га	Сумма материально-денежных затрат, руб./га	Валовая стоимость продукции, руб./га	Сумма прибыли, руб./га	Средняя себестоимость 1 ц, руб.	Средние затраты труда, чел.-ч./га	Средние затраты труда, чел.-ч./ц	Уровень рентабельности, %
1) Контроль (без удобрений)	133,5	228880	300375	71495	658	31,34	0,25	31,2
2) N60P60K60 (агрорекомендации)	190,6	253309	428775	175466	473	36,89	0,20	69,3
3) N30P30K30	163,1	241447	367050	125603	533	34,30	0,22	52,0
4) N30P30K30 + 5 т/га цеолитов	171,5	245197	385800	140603	505	35,70	0,21	57,3
5) N30P30K30 + 10 т/га цеолитов	180,6	248874	406275	157401	481	37,12	0,21	63,2
6) N30P30K30 + 15 т/га цеолитов	195,3	252788	439350	186562	445	39,07	0,20	73,8
7) N30P30K30 + 20 т/га цеолитов	203,3	256420	457500	201080	434	40,39	0,20	78,4
8) Навоз 40 т/га	192,1	234402	432150	197748	425	38,10	0,20	84,4
9) Навоз 20 т/га	173,9	235297	391200	155903	478	37,13	0,22	66,3
10) Навоз 20 т/га + 5 т/га цеолитов	181,5	235781	408375	172594	453	37,07	0,21	73,2
11) Навоз 20 т/га + 10 т/га цеолитов	190,5	239451	428550	189099	434	38,47	0,20	79,0
12) Навоз 20 т/га + 15 т/га цеолитов	202,8	243266	456375	213109	410	40,20	0,20	87,6
13) Навоз 20 т/га + 20 т/га цеолитов	211,2	246911	475200	228289	397	41,55	0,20	92,5
14) Цеолиты 5 т/га	144,5	232746	325125	92379	594	32,99	0,24	39,7
15) Цеолиты 10 т/га	155,2	236490	349275	112785	548	34,56	0,23	47,7
16) Цеолиты 15 т/га	162,6	240092	365850	125758	523	35,82	0,23	52,4
17) Цеолиты 20 т/га	174,1	243872	391800	147928	489	37,47	0,22	60,7

Рентабельность производства в варианте с 40 т/га навоза составила 84,4%. Себестоимость одного центнера клубней - 425 рублей. Средние затраты труда - 38,10 чел.-ч./га и 0,20 чел.-ч./ц. Однако данный вариант по сумме прибыли на 3332 рубля уступил варианту с внесением N₃₀P₃₀K₃₀ на фоне 20 т/га цеолитов.

Внесение половины рекомендованной нормы минеральных удобрений на фоне 15 и 20 т/га цеолитов оказалось менее рентабельно, чем однократное внесение 40 т/га навоза. Однако при недостатке органических удобрений применение N₃₀P₃₀K₃₀ на фоне 15-20 т/га цеолитов позволит обеспечить повышение экономической эффективности производства картофеля.

Максимальное количество валовой энергии в прибавке урожая накапливалось на варианте действия и последействия 20 т/га цеолитов с навозом - 100,19 ГДж/га. Внесение N₃₀P₃₀K₃₀ на фоне 20 т/га цеолитов способствовало аккумулированию на один гектар 90,44 ГДж энергии. Столько же энергии аккумулировалось на варианте 15 т/га цеолитов с 20 т/га навоза - 88,50 ГДж/га. Внесение рекомендованной нормы удобрений (N₆₀P₆₀K₆₀) способствовало аккумулированию в валовой прибавке урожая 69,03 ГДж/га.

На варианте действия и последействия 15 т/га цеолитов вместе с 20 т/га навоза валовая чистая прибавка составила 73,80 ГДж/га, а коэффициент энергетической эффективности - 6,02 (максимальный среди всех вариантов с совместным применением цеолитов и удобрений). На варианте с внесением N₃₀P₃₀K₃₀ + 20 т/га цеолитов сумма валовой прибавки энергии составила 72,35 ГДж/га, а коэффициент энергетической эффективности - 5,00.

Внесение повышенных норм цеолитов - 15 и 20 т/га совместно с навозом или N₃₀P₃₀K₃₀ обеспечивает увеличение валовой чистой прибавки энергии на 62,56-83,39 ГДж/га.

Таким образом, наибольший экономический эффект имеет вариант с внесением совместно 20 т/га цеолитов и 20 т/га навоза, обеспечивающий наибольшую сумму чистой прибыли и максимальный уровень рентабельности.



Выводы

1. Установлены и обоснованы оптимальные нормы внесения цеолитов в сочетании с органическими и минеральными удобрениями, обеспечивающие повышение урожайности и качества клубней картофеля при сохранении плодородия почвы.

2. Максимальная урожайность картофеля получена в варианте 20 т/га цеолитов + 20 т/га навоза - 211,2 ц/га, что на 58,2% выше контроля. При внесении N₃₀P₃₀K₃₀ на фоне 15 или 20 т/га цеолитов, а также на фоне15 т/га цеолитов с навозом 20 т/га урожайность составила 195,3-203,3 ц/га. При внесении N₃₀P₃₀K₃₀ совместно с 20 т/га цеолитов в условиях производственного опыта прибавка урожайности составила 65,8 ц/га или 67%.

3. Внесение 15 и 20 т/га цеолитов совместно с 20 т/га навоза, а также внесение цеолитов (15-20 т/га) с N₃₀P₃₀K₃₀ способствовало формированию более мощной надземной вегетативной массы. Площадь листьев в период их максимального развития составляла 41-45 тыс. м²/га, что превышало контроль на 8-12 тыс. м²/га. Масса ботвы с одного куста в этих вариантах составила 399,8-438,4 г, тогда как в контроле - 258,0 г, а в эталоне (N₆₀P₆₀K₆₀) - 384,9 г.

4. Внесение 15 и 20 т/га цеолитов совместно с 20 т/га навоза или совместно с N₃₀P₃₀K₃₀ повышает продуктивность растений картофеля. Количество клубней в этих вариантах составляет 9,5-9,6 штук на куст. Максимальная масса клубней в одном кусте картофеля формируется на фоне 20 т/га цеолитов с 20 т/га навоза - 440,6 г.

5. Максимальная товарность клубней картофеля отмечена при внесении N₃₀P₃₀K₃₀ на фоне 15 и 20 т/га цеолитов и в варианте 20 т/га цеолитов + 20 т/га навоза - 93,4-93,5%, что на 2,5-2,6% выше контроля.

6. При внесении N₃₀P₃₀K₃₀ на фоне 15 и 20 т/га цеолитов и на фоне 15 и 20 т/га цеолитов с 20 т/га навоза в клубнях картофеля содержание сухого вещества повышается на 1,5-1,9% относительно контроля.

7. Наибольшее влияние на содержание крахмала в клубнях оказывает внесение N₃₀P₃₀K₃₀ на фоне 15 и 20 т/га цеолитов. В этих вариантах содержание крахмала составило 16,0-16,1%, что на 3,0-3,1% превысило контроль. На фоне указанных норм внесения цеолитов, применение навоза повышает содержание крахмала на 2,6-2,8% относительно контроля.

8. Внесение 10-20 т/га цеолитов с N₃₀P₃₀K₃₀ или навозом (20 т/га) повышает содержание сырого протеина на 0,08-0,16%. Максимальное количество сырого протеина накапливалось в клубнях при внесении N₃₀P₃₀K₃₀ на фоне15 т/га цеолитов - 2,33%.

9. Внесение 15 и 20 т/га цеолитов совместно с навозом или N₃₀P₃₀K₃₀ способствует повышению содержания в почве азота, фосфора, калия. Отмечено положительное влияние навоза (40 т/га) на накопление данных элементов в почве.

10. Совместное внесение цеолитов и 20 т/га навоза способствует снижению кислотности почвы с рН 5,3 до рН 5,5-5,8. Также снижение кислотности отмечено и на вариантах с внесением N₃₀P₃₀K₃₀ по фону цеолитов, при их внесении в чистом виде и на фоне 40 т/га навоза.

11. Лучший экономический эффект показал вариант с внесением 20 т/га цеолитов + 20 т/га навоза. Сумма чистой прибыли составила 228289 руб., уровень рентабельности - 92,5%. На варианте 15 т/га цеолитов с 20 т/га навоза уровень рентабельности составил 87,6%, а при внесении N₃₀P₃₀K₃₀ на фоне 15 и 20 т/га цеолитов - 73,8-78,4%.

12. Максимальная валовая чистая прибавка энергии обеспечивается при внесении 20 т/га цеолитов совместно с 20 т/га навоза - 83,39 ГДж/га. На вариантах с внесением N₃₀P₃₀K₃₀ на фоне 15 и 20 т/га цеолитов и на фоне 15 т/га цеолитов с 20 т/га навоза прибавка энергии составила 62,56-73,80 ГДж/га.

Предложения производству

1. Для получения высоких и устойчивых урожаев картофеля с хорошим качеством клубней рекомендуется вносить 15-20 т/га цеолитов совместно с 20 т/га навоза, что обеспечивает увеличение продуктивности этой культуры на 69,3-77,7 ц/га при сохранении плодородия почвы.

2. В хозяйствах с недостатком органики рекомендуется вносить под картофель минеральные удобрения в норме N₃₀P₃₀K₃₀ на фоне 15-20 т/га цеолитов.

Список научных работ, опубликованных по теме диссертации

1. Рымарь В.Т. Для повышения продуктивности картофеля используйте цеолиты / В.Т. Рымарь, А.А. Ивахненко, П.Г. Демчев // Картофель и овощи. - 2009. - № 4. - С. 19.

2. Демчев П.Г. Требования картофеля к питательным веществам / П.Г. Демчев // Молодежная наука и АПК: проблемы и перспективы. Материалы II Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и аспирантов (14-16 апреля 2008 г.) Часть 1. - Уфа: ФГОУ ВПО «Башкирский ГАУ», 2008. - С. 36-39.

3. Демчев П.Г. Перспективы применения цеолитов в сельском хозяйстве на примере картофеля / П.Г. Демчев // Вестник Елецкого государственного университета. - Елец: Елец. гос. ун-т, 2008. - Вып. 21. Серия «Сельское хозяйство» (1). - С. 150-151.

4. Ивахненко А.А. Урожайность и качество картофеля на различном фоне минерального питания с применением цеолитов в условиях ЦЧР / А.А. Ивахненко, П.Г. Демчев // Агробиологические основы повышения урожайности и качества продукции полевых культур в ЦЧР: Юбилейный сборник научных трудов агрономического факультета. - Воронеж: Воронеж. гос. аграр. ун-т, 2009.- С. 111-113.

Размещено на Allbest.ru