г. Чебоксары, Россия
Россия
сотрудник
УДК 63 Сельское хозяйство. Лесное хозяйство. Охота. Рыбное хозяйство
ГРНТИ 68.35 Растениеводство
Цель работы – изучение эффективности применения в качестве органического удобрения рого-копытной крошки из отхода мясоперерабатывающей отрасли, в сравнении с минеральными азотными удобрениями и цеолитсодержащим трепелом в условиях Чувашской Республики. Прямое действие определяли на картофеле и кормовой свекле, последействие – на яровом ячмене. Почва опытного участка – светло-серая лесная с низким (2,5…2,6 %) содержанием гумуса. Внесение под картофель и кормовую свёклу рого-копытной крошки в норме 430 кг/га, эквивалентной N60, совместно с фосфорно-калийными минеральными удобрениями (P60K60) по влиянию на урожайность культур не уступало действию полного минерального удобрения в норме N60P60K60. В вариантах с внесением рого-копытной крошки и фосфорно-калийных удобрении как самостоятельно, так и с добавлением цеолитсодержащего трепела в норме 2 т/га, по сравнению с применением полного минерального удобрения, в среднем за 2012–2016 гг. отмечено усиление биологической активности почвы на 7,1…11,0 %; в посадках картофеля площадь листовой поверхности увеличилась на 7,0…15,1 тыс. м2/га, содержание сухого вещества в клубнях – на 1,4…2,5 %, их товарность – на 0,4…0,7 %, содержание нитратов снизилось на 1,14…1,45 %. В посевах кормовой свеклы площадь листовой поверхности растений возросла на 3,3…5,0 тыс. м2/га, содержание сухого вещества – на 0,8…2,8 %, концентрация нитратов – снизилась на 43,9…40,3 %. Коэффициент энергетической эффективности совместного применения РКК и трепела под пропашные культуры находился на уровне 1,0. Последействие от их внесения отмечали на следующий год при выращивании ячменя, коэффициент биоэнергетической эффективности при этом составил 2,0…2,2
рого-копытная крошка, цеолит, трепел, органическое удобрение, нитраты, картофель (Solanum tuberosum), свёкла кормовая (Beta vulgaris), ячмень (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. Шашкаров Л. Г., Елисеев И. П., Елисеева Л. В. Эффективность использования рого-копытного шрота и цеолитсодержащего трепела под пропашные культуры на светло-серых лесных почвах // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2017. Т. 12. № 2. С. 30-34.
2. Елисеев И. П., Елисеева Л. В., Шашкаров Л. Г. Применение нетрадиционного органического удобрения при выращивании кормовой свеклы // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2019. Т. 14. № S4-1 (55). С. 32-36.
3. Куликова А.Х., Яшин Е. А., Волкова Е. С. Кремнистые породы в системе удобрения озимой пшеницы // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2020. №3 (51). С. 53-59.
4. Активированный цеолит как компонент органоминерального удобрения / Е. М.Кулагина, Е. Ю.Громова, Р. И.Юсупова и др. // Вестник технологического университета. Казань. 2020. Т. 23, № 11. С.9-12.
5. Васильев О.А., Евграфова И.П. Влияние РКШ и трепела на биологические, агрохимические свойства почвы, урожайность и биохимический состав картофеля // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2008. Т. 3. № 2 (8). С. 121-125.
6. Патент 2088557 Трепел. Способ удобрения почвы. М.: 1997. Патент РФ № RU 2088557. C. 1.
7. Greger M., Landberg Т., Nazaralian S. Plant uptake of silicon nanoparticles // 7th Inter. Conf. Silicon Agricult. Proced. Abstracts. India. 2017. P. 40.
8. Yamaji, N. A Cooper ative system of silicon transportin plants / N. Yamaji, N. Mitani-Vano, G. Sakurai, etal. // 7 th Inter. Conf. Silicon Agricult. Proced. Abstracts. India. 2017. P. 36.
9. Кузин Е.Н., Арефьев А.Н., Кузина Е.Е. Влияние природных цеолитов и их сочетаний с удобрениями на урожайность сельскохозяйственных культур // Нива Поволжья. 2016. № 1 (38). С. 42-49.
10. Дабахова Е. В, Питина И. А. Агроэкологические проблемы использования органических удобрений в сельском хозяйстве. // Агрохимический вестник.2017. №2.С.10-14.
11. Complex processing of agriculture waste with production of energy, organic and organic-mineral granulated fertilizer / E. Shelimanova, A. Lyashenko, V. Mikhalevich, et al // Науковий вісник нубіп України. Серія: техніка та енергетика АПК. 2016. No. 256. P. 191-199.
12. Фадеева Н. А., Васильев О. А. Эффективность применения продуктов переработки биогазовой установки в тепличномхозяйстве // Вестник Казанского аграрного университета. 2017. № 4 (46). С. 42-44.
