Россия
Исследования проводили с целью изучения влияния цеолита и Металлоцена (Cu) совместно с минеральными удобрениями на урожайность и качество картофеля сортов отечественной и зарубежной селекции. Работу выполняли в 2020‒2021 годах в Республике Татарстан на серой лесной тяжелосуглинистой почве, которая характеризовалась следующими агрохимическими показателями: гумус – 3,2%, рНKCl – 6,8 ед., Нг – 0,7 мг-экв/100 г, S – 23,12 мг-экв/100 г, Nщел. – 84,0 мг/кг, Р2О5 и K2O (по Кирсанову) ‒ соответственно 143 и 107 мг/кг. При проведении исследования использован рендомизированный проект полного блока с тремя повторениями. Общая площадь опытной делянки составляла 74,7 м2, учетная – 35 м2. Схема опыта включала вариант без внесения удобрений (контроль), три фона минеральных удобрений (N100P120K120, N120P140K140, N140P170K170) с добавлением цеолита в дозе 5 т/га, Металлоцена (Cu) в дозе 2 л/га в виде некорневой подкормки в фазе бутонизации или их сочетания. Совместное применение N140P170K170, цеолита и Металлоцена (Cu) обеспечило максимальное в опыте повышение урожайности отечественного сорта картофеля Сальса до 28,84 т/га, зарубежного сорта Ароза ‒ до 26,04 т/га, или соответственно в 2,2 и 1,8 раза по отношению к контролю. При этом содержание крахмала увеличилось соответственно с 21,1% до 23,2% и с 21,6% до 25,2%, сухого вещества ‒ с 13,9% до 16,0% и с 14,4% до 18,0%.
картофель (Solanum tuberosum), урожайность, цеолит, минеральные удобрения, обработка, сорт, бутонизация.
Устойчивый рост продуктивности сельскохозяйственных культур, невозможен без оптимизации минерального питания растений. С учетом роста стоимости минеральных удобрений, важнейшее практическое значение приобретает разработка приемов, направленных на повышение отдачи от их внесения [1]. Особую значимость решение задачи имеет для одной из важнейших культур – картофеля, клубни которого содержат ценные питательные вещества [2, 3, 4]. По данным ФАО ООН, в среднем за последние годы ежегодное мировое производство картофеля оценивается в 370,4 млн т, а площади посадок достигают 17,34 млн га, Россия выступает одним из мировых лидеров в производстве картофеля [5]. Для Республики Татарстан картофель одна из основных полевых культур, где ежегодное производство клубней за последние годы составляет 0,8…1,2 млн т, но при этом по урожайности культуры значительно уступает развитым странам [6]. Одна из причин этого ‒ недостаточное обеспечение потребности растений в элементах питания, что требует проведения исследований по оптимизации системы удобрения картофеля в рамках общих подходов в разработке эффективной агротехнологии возделывания культуры [7, 8, 9]. Кроме того, удобрения оказывают разностороннее влияние на качественные характеристики и сохранность клубней картофеля [10, 11, 12].
В последние годы все большее значение в системах удобрений сельскохозяйственных культур приобретает использование природных высококремнистых минералов (цеолита, диатомита, опоки, трепела), которые, наряду с прямым удобрительным действием, играют важную роль в повышении отдачи от внесенных минеральных и органических удобрений [13, 14, 15]. К числу таких природных минералов относятся цеолиты, представляющие собой кристаллические алюмосиликаты [16]. В ряде исследований показано, что внесение цеолитов в почву оказывает положительное влияние на растения – повышает урожайность картофеля и качество сельскохозяйственных культур, в том числе вследствие роста эффективности использования питательных веществ из внесенных удобрений. В исследованиях В. A. Борисова [17] установлено, что основное внесение цеолита в дозах 400 и 600 кг/га на фоне полного минерального удобрения повышает урожайность овощных культур на 2…16 %.
Картофель положительно реагирует на внесение различных микроудобрений, в том числе содержащих медь. Некорневая подкормка удобрениями, содержащими медь, не только повышает урожайность, но и способствует снижению развития основных листовых болезней картофеля [18, 19]. В последние годы, для некорневой подкормки чаще всего используются хелатные формы микроэлементов, входящие в состав различных комплексных жидких удобрений. К числу таких удобрений относится Металлоцен (Cu), представляющий собой комплекс макро- и микроэлементов в жидкой форме.
В то же время, комплексная оценка эффективности совместного применения минеральных удобрений, цеолита и медьсодержащих препаратов в условиях Предкамья Республики Татарстан не проводилась.
Цель исследований ‒ изучение влияния цеолита и Металлоцена (Cu) совместно с минеральными удобрениями на урожайность и качество картофеля сортов отечественной и зарубежной селекции.
Условия, материалы и методы. Работу выполняли на опытном поле Татарского научно-исследовательского института сельского хозяйства – Обособленного структурного подразделения Федерального исследовательского центра Казанского научного центра Российской академии наук (Татарский НИИСХ – ОСП ФИЦ КазНЦ РАН) вблизи села Большие Кабаны Лаишевского муниципального района Республики Татарстан в 2020‒2022 гг.
Для закладки опыта использовали цеолит Татарско-Шатрашанского месторождения Республики Татарстан, Металлоцен (Cu) ‒ удобрение с комплексом макро- и микроэлементов в водорастворимой, легкодоступной для растений форме.
Опыт закладывали на серой лесной тяжелосуглинистой почве со следующими агрохимическими характеристиками: содержание гумуса – 3,2 %; рНKCI – 6,8; Нr – 0,7 мг-экв/100 г; SПО – 23,1 мг-экв/100 г; Nщел. – 84,0 мг/кг; подвижные (по Кирсанову) Р2О5 и K2O – соответственно 143 и 107 мг/кг.
Химический состав цеолита Татарско-Шатрашанского месторождения РТ, %: SiO2 – 65,8; CaO – 17,2; Al2O3 – 6,19; Fe2O3 общ. – 2,65; MgO – 1,45; K2O – 1,43; TiO2 – 0,35; Na2O – 0,16; P2O5 – 0,13. Минеральный состав: клиноптилолит – 20,0…30,0, монтмориллонит – 20,0…30,0, опал-кристобалит – 28,0…36,7, кальцит – 10,6…21,0, кварц – 4,6…11,3 %.
Металлоцен (Cu) – жидкое комплексное хелатное удобрение для некорневого внесения с содержанием действующих веществ, г/л: N (общий) – 41,4 г/л; P2O5 (водорастворимый) – 60,6 г/л; K2O (водорастворимый) – 76,2 г/л; Сu – 335,9 г/л.
В качестве объектов исследований выступали сорт картофеля отечественной селекции Сальса (ТатНИИСХ – ОСП ФИЦ КазНЦ РАН) и сорт зарубежной селекции Ароза (Solana Deutschland GMBH & CO KG, Hamburg, Germany).
Схема полевого опыта включала следующие варианты: без удобрений (контроль); N100P120K120 – фон 1; фон 1 + некорневая обработка растений Металлоценом (Cu) в фазе бутонизации; фон 1 + внесение цеолита в почву; фон 1 + внесение цеолита в почву + некорневая обработка растений Металлоценом (Cu) в фазе бутонизации; N120P140K140 – фон 2; фон 2 + некорневая обработка растений Металлоценом (Cu) в фазе бутонизации; фон 2 + внесение цеолита в почву; фон 2 + внесение цеолита в почву + некорневая обработка растений Металлоценом (Cu) в фазе бутонизации; N140P170K170 – фон 3; фон 3 + некорневая обработка растений Металлоценом (Cu) в фазе бутонизации; фон 3 + внесение цеолита в почву; фон 3 + внесение цеолита в почву + некорневая обработка растений Металлоценом (Cu) в фазе бутонизации».
В качестве минеральных удобрений (фон) применяли диаммофоску и аммиачную селитру. Удобрения вносили перед посевом под культивацию. Цеолит фракции 1,0 мм вносили из расчета 5 т/га. Некорневую подкормку растений картофеля проводили жидким комплексным удобрением Металлоцен (Cu) из расчета 2 л/га.
Опыт закладывали в 2020 и 2021 гг. в трехкратной повторности с рандомизированным размещением вариантов. Общая площадь делянки составляла 74,7 м2, учетная – 35 м2.
Содержание крахмала и сухого вещества в клубнях определяли по ГОСТ 7194-81. Статистический анализ полученных данных осуществляли с использованием программного обеспечения Microsoft Office Excel 2019. Для оценки значимости различий между вариантами опыта был применен дисперсионный анализ (Доспехов, Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). М.: Агропромиздат, 1985. 351 c.).
Результаты и обсуждение. Внесение удобрений в почву и некорневая подкормка оказали влияние на формирование урожая картофеля сорта Сальса (табл. 1)
Таблица 1 – Урожайность клубней картофеля сорта Сальса, т/га,
|
Вариант |
2020 г. |
2021 г. |
Средняя за 2 года |
Прибавка к контролю |
|
Контроль (без удобрений) |
16,05 |
10,95 |
13,50 |
|
|
N100P120K120 (фон 1) |
21,47 |
15,41 |
18,44 |
4,94 |
|
Фон 1+ Металлоцен (Cu) |
22,62 |
18,04 |
20,33 |
6,83 |
|
Фон 1+ цеолит |
27,63 |
21,40 |
24,52 |
11,02 |
|
Фон 1 + цеолит + Металлоцен (Cu) |
28,48 |
22,40 |
25,44 |
11,94 |
|
N120P140K140 (фон 2) |
24,74 |
16,82 |
20,78 |
7,28 |
|
Фон 2 + Металлоцен (Cu) |
25,06 |
18,71 |
21,89 |
8,39 |
|
Фон 2 + цеолит |
28,21 |
22,12 |
25,17 |
11,67 |
|
Фон 2 + цеолит + Металлоцен (Cu) |
28,76 |
22,91 |
25,84 |
12,34 |
|
N140P170K170 (фон 3) |
29,50 |
23,12 |
26,31 |
12,81 |
|
Фон 3 + Металлоцен (Cu) |
32,31 |
23,50 |
27,91 |
14,41 |
|
Фон 3 + цеолит |
32,80 |
23,82 |
28,31 |
14,81 |
|
Фон 3 + цеолит + Металлоцен (Cu) |
33,67 |
24,01 |
28,84 |
15,34 |
|
НСР05 |
0,86 |
0,84 |
|
|
Во всех вариантах с внесением удобрений урожайность картофеля была значительно выше, чем в контроле.
С увеличением нормы внесения минеральных удобрений урожайность картофеля увеличивается. Так, в среднем за 2 года исследований при внесении N140P170K170 (фон 3) она была на 7,87 т/га выше, чем при использовании N100P120K120 (фон 1), и на 5,53 т/га выше, чем на фоне N120P140K140 (фон 2).
Внесение цеолита в почву оказывает положительное влияние на всех фонах применения минеральных удобрений. На первом фоне использования удобрений рост составил 6,08 т/га, на втором – 4,39 т/га, на третьем – 2,00 т/га.
Проведение некорневой подкормки медьсодержащим удобрением Металлоцен (Cu) в сочетании с внесением в почву NPK привело к увеличению урожайности картофеля в среднем за два года на первом фоне на 1,89 т/га, на втором – на 1,11 т/га, на третьем – на 1,60 т/га.
При сочетании всех трех приемов (использование минеральных удобрений, внесение цеолита, проведение подкормки Металлоценом (Cu)) урожайность, по сравнению с внесением только минеральных удобрений, на первом фоне выросла на 7,00 т/га, на втором – на 5,06 т/га, на третьем – на 2,53 т/га.
Максимальная урожайность на сорте Сальса была отмечена на фоне N140P170K170 с внесением цеолита и проведением некорневой обработки Металлоценом (Cu) в фазе бутонизации (28,84 т/га), которая по отношению к контролю выросла в 2,23 раза, а к соответствующему фону минеральных удобрений на 9,62 %.
Ключевыми показателями качества картофеля выступают содержание крахмала и сухого вещества в клубнях, характеризующие его лежкость при хранении, внешний вид, пищевые качества и др. Согласно полученным данным (рис. 1), сорт Сальса характеризуется высоким содержанием крахмала – 21,1…23,2 % и сухого вещества – 13,9…16,0%.
Рис. 1 – Содержание крахмала (НСР95 – 0,7) и сухого вещества (НСР95 – 0,7) в клубнях картофеля сорта Сальса: 1 – контроль; 2 – N100P120K120 – (фон 1); 3 – фон 1 + Металлоцен (Cu); 4 – фон 1 + цеолит; 5 – фон 1 + цеолит + Металлоцен (Cu); 6 – N120P140K140 (фон 2); 7 – фон 2 + Металлоцен (Cu); 8 – фон 2 + цеолит; 9 – фон 2 + цеолит + Металлоцен (Cu); 10 – N140P170K170 (фон 3); 11 – фон 3 + Металлоцен (Cu); 12 – фон 3 + цеолит; 13 – фон 3 + цеолит в почву + Металлоцен (Cu).
На зарубежном сорте картофеля Ароза рост урожайности к контролю от внесения только минеральных удобрений на первом фоне составил 5,00 т/га, на втором – 6,85 т/га, на третьем – 9,71 т/га (табл. 2). Увеличение нормы внесения минеральных удобрений с N100P120K120 (фон 1) до N140P170K170 (фон 3) обеспечивало рост урожайности лишь на 4,71 т/га. При сравнении с результатами по отечественному сорту Сальса, можно заключить, что последний показал увеличение нормы внесения минеральных удобрений.
Таблица 2 – Урожайность клубней картофеля сорта Ароза, т/га,
|
Вариант |
2020 г |
2021 г |
Средняя за 2 года |
Прибавка к контролю |
|
Контроль (без удобрений) |
18,75 |
10,16 |
14,46 |
|
|
N100P120K120 (фон 1) |
22,99 |
14,00 |
18,50 |
5,00 |
|
Фон 1 + Металлоцен (Cu) |
24,21 |
15,43 |
19,82 |
6,32 |
|
Фон 1 + цеолит |
25,30 |
16,15 |
20,73 |
7,23 |
|
Фон 1 + цеолит + Металлоцен (Cu) |
26,00 |
16,51 |
21,26 |
7,76 |
|
N120P140K140 (фон 2) |
24,90 |
15,80 |
20,35 |
6,85 |
|
Фон 2 + Металлоцен (Cu) |
25,70 |
16,32 |
21,01 |
7,51 |
|
Фон 2 + цеолит |
28,64 |
18,30 |
23,47 |
9,97 |
|
Фон 2 + цеолит + Металлоцен (Cu) |
29,24 |
19,10 |
24,17 |
10,67 |
|
N140P170K170 (фон 3) |
28,31 |
18,11 |
23,21 |
9,71 |
|
Фон 3 + Металлоцен (Cu) |
28,99 |
19,00 |
24,00 |
10,50 |
|
Фон 3 + цеолит |
29,57 |
19,72 |
24,65 |
11,15 |
|
Фон 3 + цеолит + Металлоцен (Cu) |
30,56 |
21,51 |
26,04 |
12,54 |
|
НСР05 |
1,05 |
1,02 |
|
|
Рост урожайности от дополнительного внесения цеолита на первом фоне минеральных удобрений составил 2,23 т/га, на втором – 2,46 т/га, на третьем – 1,44 т/га, а при сочетании NPK и подкормки Металлоценом (Cu) – соответственно 1,32, 0,66 и 0,79 т/га.
Наибольшая в опыте урожайность картофеля сорта Ароза была получена на фоне N140P170K170 с комплексным внесением цеолита и проведением некорневой обработки Металлоценом (Cu) в фазе бутонизации – 26,04 т/га, которая превышала значения в контрольном варианте в 1,8 раза.
Согласно полученным данным, сорт характеризуется высоким содержанием крахмала – 21,6…25,2 % и сухого вещества – 14,4…18 % (рис. 2).
Рис. 2 – Содержание крахмала (НСР95 – 0,6) и сухого вещества (НСР95 – 0,6) в клубнях картофеля сорта Ароза.
Применение повышенных доз минеральных удобрений привело к снижению содержания крахмала и сухого вещества в клубнях картофеля сорта Ароза, что связано с мощным развитием ботвы, более поздним ее отмиранием, а, следовательно, с замедленным оттоком питательных веществ в клубни ко времени уборки.
Выводы. На серой лесой тяжелосуглинистой почве Предкамья Республики Татарстан отечественный сорт картофель Сальса обладает более высокой отзывчивостью на внесение высоких доз минеральных удобрений, цеолита и проведение некорневой подкормки Металлоценом (Cu), в сравнении с зарубежным сортом Ароза. Наибольшая урожайность обоих сортов формируется при комплексном использовании перечисленных агрохимикатов. Самой высокой она была на фоне N140P170K170 при выращивании сорта Ароза – 26,04 ц/га, сорта Сальса – 28,84 т/га, что больше, чем в контроле, на 12,54 и 15,34 ц/га соответственно.
1. Обоснование и определение параметров бороздообразователя картофелесажалки / М. Н. Калимуллин, Д. Т. Халиуллин, И. Х. Гайфуллин, Р. Р. Хамитов // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2022. Т. 17. № 3(67). С. 84-89. – doi:https://doi.org/10.12737/2073-0462-2022-84-89.
2. Gearan E. C., Fox M. K. Updated Nutrition Standards Have Significantly Improved the Nutritional Quality of School Lunches and Breakfasts // Journal of the Academy of Nutrition and Dietetics. 2020. Vol. 120. No. 3. P. 363‒370.
3. The potato and its contribution to the human diet and health / G. Burgos, T. Zum Felde, C. Andre, et al. // The Potato Crop. Cham (Switzerland): Springer, 2020. P. 37‒74.
4. Действие органических и минеральных удобрений и их сочетание при внесении под картофель на черноземах Закамья Республики Татарстан / Ф. Ш. Шайхутдинов, И. М. Сержанов, Р. И. Гараев [и др.] // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2024. Т. 19. № 2(74). С. 39-43. – doi:https://doi.org/10.12737/2073-0462-2024-39-43.
5. Variation and genetic basis of mineral content in potato tubers and prospects for genomic selection / J. Pandey, S. Gautam, D. C. Scheuring, et al. // Front Plant Sci. 2023. Vol. 14. P. 1‒14. URL: https://www.frontiersin.org/journals/plant-science/articles/10.3389/fpls.2023.1301297/full. doi:�https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1301297 (дата обращения: 18.07.2024).
6. Lindstrom K., Mousavi S. A. Effectiveness of nitrogen fixation in rhizobia // Microb Biotechnology. 2020. Vol. 13. No. 5. P. 1314–1335.
7. Mineral-Ecological Cropping Systems-A New Approach to Improve Ecosystem Services by Farming without Chemical Synthetic Plant Protection / B. Zimmermann, I. Claß-Mahler, M. Cossel, et al. // Agronomy. 2021. Vol. 11. P. 1710. URL: https://www.mdpi.com/2073-4395/11/9/1710 (дата обращения: 18.07. 2024). doi:https://doi.org/10.3390/agronomy11091710.
8. Вакуленко В.В. Регуляторы роста растений повышают стрессоустойчивость культур // Защита и карантин растений. 2015. № 2. C 13–14.
9. Байбеков Р.Ф., Коваленко А.А., Забугина Т.М. Эффективность систем удобрения картофеля на дерново-подзолистой почве разной степени окультуренности // Земледелие. 2021. № 8. С. 23-27.
10. Роль сорта и защитных мероприятий при возделывании картофеля в Зауралье / В. А. Задворнев, И. Н. Порсев, В. В. Половникова и др. // Вестник Курганской ГСХА. 2022. № 1 (41). С. 12‒18.
11. Плотников А.А., Иванчик В.А. Влияние применения различных доз минеральных удобрений на урожайность и качество клубней картофеля на дерново-подзолистых легкосуглинистых почвах Костромской области // Достижения науки и техники АПК. 2020. Т. 34. № 5. С. 33-36.
12. Чагин В.В., Чагин В.В. Влияние удобрений на продуктивность, качество и сохранность картофеля в период хранения в степной зоне Хакасии // Земледелие. 2022. № 1. С. 23-25.
13. Захарова М. Н., Рожкова Л. В., Ушакова Е. Ю. Влияние доз минеральных удобрений и сроков скашивания ботвы на выход семенного картофеля // Вестник российской сельскохозяйственной науки. 2020. № 4. С. 58‒60.
14. Куликова А. Х. Влияние цеолита и удобрений на его основе на урожайность кукурузы и баланс элементов питания в черноземе выщелоченном под ее посевами / А. Х. Куликова, А. В. Карпов, М. С. Черкасов // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2023. № 2(62). С. 69-75. – doi:https://doi.org/10.18286/1816-4501-2023-2-69-75
15. Эффективность цеолита и цеолита, обогащенного аминокислотами, в качестве удобрения проса / А. Х. Куликова, Е. А. Яшин, А. С. Ромашкин, А. В. Козлов // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2022. № 3(59). С. 76-82. – doi:https://doi.org/10.18286/1816-4501-2022-3-76-82.
16. Ramesh K., Reddy D. D. Chapter four - zeolites and their potential uses in agriculture // Advances in Agronomy. D. L. Sparks, Academic Press. 2011. Vol. 113. No. 2. P. 219–241.
17. Борисов В. А. Применение цеолитов в овощеводстве // Картофель и овощи.2019.№ 8(112).С.110–149.
18. Сравнительная оценка сортов среднераннего картофеля, выращенного в условиях Юга Тюменской области / Н. О. Ренев, М. В. Ренева, Е. С. Родина и др. // Агропродовольственная политика России. 2024. № 1(109). С. 44‒52.
19. Эффективность нового медьсодержащего фунгицида против возбудителя фитофтороза картофеля / С.Н. Нековаль, А.В. Беляева, А.Е. Садовая и др.// Достижения науки и техники АПК.2020.Т.34.№11.С.48-52.
