g. Cheboksary, Russian Federation
Russian Federation
UDK 63 Сельское хозяйство. Лесное хозяйство. Охота. Рыбное хозяйство
GRNTI 68.35 Растениеводство
The purpose of the work is to study the effectiveness of using horny hoofed crumbs from the waste of the meat processing industry as an organic fertilizer, in comparison with mineral nitrogen fertilizers and zeolite-containing trepel in the Chuvash Republic. The direct effect was determined on potatoes and fodder beets, the aftereffect was determined on spring barley. The soil of the experimental plot is light gray forest with a low (2.5 ... 2.6 %) humus content. The application of horn-hoof crumbs to potatoes and fodder beets at a rate of 430 kg/ha, equivalent to N60, together with phosphorus-potassium mineral fertilizers (P60K60), in terms of influence on crop yields, was not inferior to the effect of a complete mineral fertilizer at a rate of N60P60K60. In the variants with the introduction of horn-hoofed crumbs and phosphorus-potassium fertilizers, both independently and with the addition of zeolite-containing trepel at a rate of 2 t/ha, compared with the use of complete mineral fertilization, on average for 2012–2016. an increase in the biological activity of the soil was noted by 7.1 ... 11.0 %; in potato plantings, the leaf surface area increased by 7.0 ... 15.1 thousand m2/ha, the dry matter content in tubers - by 1.4 ... 2.5 %, their marketability - by 0.4 ... 0.7 %, the nitrate content decreased by 1.14 ... 1.45 %. In the crops of fodder beets, the leaf surface area of plants increased by 3.3 ... 5.0 thousand m2/ha, the dry matter content - by 0.8 ... 2.8 %, the concentration of nitrates - decreased by 43.9 ... 40.3 %. The coefficient of energy efficiency of the combined use of horn-hoofed crumb and trepel for row crops was at the level of 1.0. The aftereffect from their introduction was noted the next year when growing barley, the coefficient of bioenergy efficiency was 2.0 ... 2.2
horn-hoofed crumb, zeolite, trepel, organic fertilizer, nitrates, potatoes (Solanum tuberosum), fodder beet (Beta vulgaris), barley (Hordeum sativum).
Современные экономические условия диктуют земледельцам необходимость увеличения урожайности и качества продукции возделываемых сельскохозяйственных культур при ограниченных земельных ресурсах только путем повышения эффективного плодородия почвы с ориентацией технологий на энерго- и ресурсосбережение [1].
В структуре посевных площадей многоотраслевых сельскохозяйственных предприятий смешанного направления, как правило, присутствуют энергоёмкие пропашные культуры. В Чувашской Республике из них наиболее распространен картофель.
Для получения высокого урожая пропашных культур особенно на малоплодородных почвах необходимо вносить высокие нормы элементов минерального питания. При этом в год внесения растения используют только от 15 до 50 % питательных веществ удобрений, а остаток их растения усваивают в следующие годы [2].
В формировании вегетативной массы будущего урожая ключевую роль играет азот (N), поступающий в основном с удобрениями. Однако практика показывает, что использование высоких норм удобрений вызывает экологические проблемы. Применение органических удобрений – одно из направлений решения проблемы обогащения почвы азотом.
Внесение органических удобрений приводит к увеличению микробиологической активности почвы. Происходит постепенное высвобождение азота, снижаются его газообразные потери в атмосферу в процессе денитрификации, по сравнению с минеральными азотными удобрениями, в растениеводческой продукции не увеличивается содержание нитратов и нитритов.
Еще один из способов повышения урожайности полевых культур, сохранения плодородия почв и производства экологически безопасной продукции – использование цеолитов [3]. Химический состав и адсорбционные свойства цеолитов открывают возможности для их использования в качестве минерального компонента органоминерального удобрения [4]. До 14 % цеолита входит в состав трепела – тонкопористой опаловой осадочной горной породы, рыхлой или слабосцементированной, лёгкой по консистенции, аналогичной диатомиту по физическим показателям, без органических остатков. Он может служить не только адсорбционной добавкой, но и удобрением, так как содержит до 72 % кремния (Si), 15 % – кальция (Са) и 1,5 % – магния (Mg), а также окиси калия (K2O) и фосфора (P2O5), микроэлементов, в первую очередь медь (Cu, до 500мг/кг), марганца (Mn, до 550 мг/кг), цинка (Zn, до 20мг/кг) и до 14 % – цеолитов [5]. При внесении трепела в качестве адсорбционной добавки его доза должна быть не менее 60 % от массы минеральных удобрений [6].
Кроме того, трепел можно рассматривать в качестве кремниевого удобрения, эффективность которого обусловлена дефицитом доступных соединений этого элемента в почве из-за постоянного отчуждения с урожаем возделываемых сельскохозяйственных культур [7, 8].
Вследствие высокой пористости цеолитсодержащий трепел хорошо впитывает воду и способствует накоплению питательных веществ в почве благодаря адсорбционным, каталитическим и ионообменным свойствам, что позволяет не только повысить урожайность и качество растениеводческой продукции, но и рационально использовать вносимые удобрения [9].
Практика показывает, что отходы всех отраслей производства и переработки сельскохозяйственной продукции, в том числе побочную продукцию растениеводства – измельченную солому зерновых, а также зеленые удобрения (сидераты) можно использовать в качестве органических удобрений (рисунок 1).
Традиционные органические удобрения (навоз, птичий помет, компосты, сидераты и др.) с точки зрения практического использования имеют общие экологические и экономические проблемы, в частности, высокие затраты на приготовление, транспортировку и внесение [10]. Поэтому не ослабевает интерес к изучению возможности применения нетрадиционных источников органического вещества: твердых продуктов биогазовых установок (ТБУ) [11, 12], промышленных отходов боен (рога, копыта, шерсть) и др. В результате таких исследований, например, установлено, что использование в качестве органического удобрения ТБУ повышает продуктивность овощных культур в условиях защищенного грунта [12].
Рого-копытная стружка (РКС) или крошка (РКК) образуется при механическом измельчении рогов и копыт или после отделения от них костной ткани. РКК – сыпучий продукт, от серого до темно-коричневого цвета, со специфическим запахом, считается азотным удобрением, поскольку в пересчете на сухое вещество содержит около 14 % азота и незначительное (менее 1 %) количество фосфора.
Согласно данным Росстата, ресурсы сырья для производства РКК в стране по состоянию на 2017 г. с учетом поголовья крупного и мелкого рогатого скота превышали 16,3 тыс. т, при этом в 2019–2020 гг. отмечена тенденция устойчивого роста поголовья сельскохозяйственных животных. Важно отметить, что использование РКК в качестве удобрения, помимо всего прочего, несет еще и экологическую функцию – утилизации отходов.
Цель исследований – выявить эффективность действия рого-копытной крошки и трепела в качестве удобрения при внесении под пропашные культуры и их последействие на ячмене в условиях Чувашии.
Условия, материалы и методы исследований. Работу проводили на опытном поле в Учебном научно-производственном центре «Студенческий» ФГБОУ ВО Чувашский ГАУ в 2012–2016 гг. Схема опыта предусматривала следующие варианты: 1) без удобрений (контроль); 2) N60P60K60; 3) РКК, 430 кг/га (эквивалентноN60)+P60K60; 4) N60P60K60+трепел, 2 т/га; 5) РКК, 430кг/га + P60K60+ трепел, 2 т/га.
Площадь опытной делянки – 56 м2, повторность – 4-кратная, размещение вариантов – рендомизированное. В опыте выращивали картофель сорта Невский, свёклу кормовую – Эккендорфская желтая, ячмень – Эльф.
В качестве минеральных удобрений использовали аммиачную селитру, двойной гранулированный суперфосфат и хлористый калий. Все исследуемые удобрения вносили разбросным способом в системе предпосадочной (предпосевной) обработки почвы под картофель и кормовую свеклу.
Почва опытного участка-серая лесная тяжелосуглинистая, характеризовалась низким содержанием гумуса 2,5…2,6 %, нейтральной реакцией почвенной среды (pHKCl 6,1), повышенным содержанием обменного калия
(173,3 мг/кг) и высоким подвижного фосфора (150…154мг/кг). Агротехника в опыте общепринятая для условий республики. Агрометеорологические условия вегетационных периодов в годы исследований (2012–2016 гг.) складывались в целом благоприятно для роста, развития исследуемых сельскохозяйственных культур (табл. 1).
Закладку полевого эксперимента, учеты и оценку полученных результатов проводили в соответствии с общепринятыми методиками и ГОСТами. Почвенные образцы проанализированы в аккредитованной агрохимической лаборатории ФГБУ «Цивильский». Фенологические наблюдения за ростом и развитием растений, учет урожая и другие исследования проводили по методике Госсортсети (1971) и в соответствии с рекомендациям ВНИИ кормов им. В. Р. Вильямса (1987). Биологическую активность почвы определяли по степени разложения льняного полотна методом аппликации, площадь ассимиляционной поверхности пропашных культур – методом высечек, методом аппликации и промеров по В.Е. Ещенко и др. (2009) и М.К. Каюмову (1977), структуру урожая ячменя – методом пробного снопа. Экономическую оценку проводили на основании технологических карт, в системе натуральных и стоимостных показателей с использованием нормативов и расценок в производственных условиях Чувашской Республики за 2012–2016гг. Энергетическую эффективность определяли по методике РГАУ-МСХА им. К. А. Тимирязева (2007).
Анализ и обсуждение результатов исследований. Погодные условия способствовали усилению биологической активности почвы, что, возможно, повлияло на усвоение элементов питания вносимых удобрений растениями и их продуктивность. Кроме того, ее увеличение на 7,1…11,0 %, по сравнению с вариантами с применением минеральной формы азотного
удобрения отмечали при использовании РКК (рисунок 2).
При внесении РКК отмечали более раннее (на 1…3 дня) наступление фаз развития растений и более интенсивную окраску листьев, по сравнению с применением аммиачной селитры. Совместное внесение РКК с трепелом под кормовую свеклу способствовало увеличению количества листьев, по сравнению с вариантом без удобрений (контроль), на 2,0…2,8 пар.
Применение РКК с фосфорно-калийными удобрениями как самостоятельно, так и вместе с трепелом повышало площадь ассимиляционной поверхности растений картофеля на
7,0…15,1тыс. м2/га, кормовой свеклы – на
3,3…5,0 тыс. м2/га. Вероятнее всего это произошло благодаря постепенному высвобождению азота из РКК при усилении биологической активности почвы и сорбционным свойствам трепела, позволяющим эффективнее использовать вносимые удобрения (см. рисунок 2).
В среднем за годы исследований удобрения, вносимые под пропашные культуры, обеспечивали формирование достоверной прибавки урожая в год внесения. Так, сбор клубней картофеля при использовании удобрений возрастал, по сравнению с контролем, на 9,0…15,9 т/га, кормовой свёклы – 4,9…18,4 т/га. Внесение РКК с фосфорно-калийными удобрениями, как на фоне трепела, так и без него не обеспечивало существенной прибавки, по сравнению с вариантами, в которых вносили аммиачную селитру (рисунок 3).
При внесении всего изучаемого комплекса нетрадиционных видов удобрений вместе с фосфорно-калийными содержание сухого вещества в корнеплодах кормовой свеклы возрастало, по сравнению с вариантом с полным минеральным удобрением (NPK), на 0,8…2,8 %, в клубнях картофеля – на 1,4…2,5 % (см. рисунок 3, 4). Вероятно, это стало следствием усиления биологической активности почвы, формирования большей площади листовой поверхности и эффективного использования азота РКК. Наименьшее увеличение содержания нитратов в растениеводческой продукции, по сравнению
свекле высокая биоэнергетическая эффективность удобрений отмечена только в вариантах с внесением РКК и фосфорно-калийных удобрений самостоятельно или вместе с трепелом, в которых коэффициент биоэнергетической эффективности (Кээ) был равен 1. В последействии на ячмене биоэнергетическая эффективность этих приемов в среднем за годы исследований была наибольшей, а коэффициент энергетической эффективности Кээ составлял 2,0…2,2 (рисунок 6).
Выводы. Применение на серой лесной почве в условиях Чувашской Республики под пропашные культуры рого-копытной крошки в норме 430 кг/га (эквивалентно N60) совместно с P60K60по эффективности не уступает действию полного минерального удобрения N60P60K60 и позволяет рассматривать РКК в качестве альтернативы минеральному азоту. Для увеличения продуктивности, улучшения качества продукции картофеля, кормовой свёклы и эффективного использования вносимых удобрений целесообразно применять в качестве почвоулучшителя цеолитсодержащий трепел в норме 2т/га.
1. Shashkarov LG, Eliseev IP, Eliseeva LV. [Efficiency of using horn-hoofed meal and zeolite-containing tripoli for row crops on light gray forest soils]. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2017; 12 (2): 30 p. Russian.
2. Eliseev IP, Eliseeva LV, Shashkarov LG. [Application of non-traditional organic fertilizers in the cultivation of fodder beets]. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2019; 14 (55): 32 p. Russian.
3. Kulikova AKh, Yashin EA, Volkova ES. [Siliceous rocks in the system of fertilization of winter wheat]. Vestnik Ul'yanovskoi gosudarstvennoi sel'skokhozyaistvennoi akademii. 2020; 3 (51): 53 p. Russian
4. Kulagina EM, Gromova EYu, Yusupova RI. [Activated zeolite as a component of organomineral fertilizers]. Vestnik tekhnologicheskogo universiteta. Kazan'. 2020; 23 (11): 9 p. Russian
5. Vasil'ev OA, Evgrafova IP. [Influence of RCS and trepel on biological, agrochemical properties of soil, yield and biochemical composition of potatoes]. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2008; 3 (2): 121 p. Russian.
6. Patent 2088557 Trepel. Sposob udobreniya pochvy. [Trepel. Method of fertilizing the soil]. Moscow: 1997; 1 p. Russian.
7. Greger M, Landberg T, Nazaralian S. [Plant uptake of silicon nanoparticles]. 7th Inter. Conf. Silicon Agricult. Proced. Abstracts. India. 2017; 40 p.
8. Yamaji N, Mitani-Vano N, Sakurai G. [A cooperative system of silicon transporting plants]. 7th Inter. Conf. Silicon Agricult. Proced. Abstracts. India. 2017; 36 p.
9. Kuzin EN, Aref'ev AN, Kuzina EE. [Influence of natural zeolites and their combinations with fertilizers on the yield of agricultural crops]. Niva Povolzh'ya. 2016; 1 (38): 42 p. Russian.
10. Dabakhova EV, Pitina IA. [Agroecological problems of the use of organic fertilizers in agriculture]. Agrokhimicheskii vestnik. 2017; (2): 10 p. Russian.
11. Shelimanova E, Lyashenko A, Mikhalevich V. [Complex processing of agriculture waste with production of energy, organic and organic-mineral granulated fertilizer]. Naukovii vіsnik nubіp Ukraїni. Serіya: tekhnіka ta energetika APK. 2016; (256): 191 p.
12. Fadeeva NA, Vasil'ev OA. [Efficiency of application of products of processing of a biogas plant in the greenhouse economy]. Vestnik Kazanskogo agrarnogo universiteta. 2017; 4 (46): 42 p. Russian.
