На правах рукописи Фёдоров Андрей Яковлевич АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ И МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ КАРТОФЕЛЯ В УСЛОВИЯХ СЕВЕРА ЯКУТИИ Специальности: 06.01. 04 – агрохимия 03. 00. 16 – экология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук Москва 2007 Работа выполнена в лаборатории органического вещества почв и органических удобрений ГНУ Всероссийский научно – исследовательский институт агрохимии им. Д.Н. Прянишникова и лаборатории агроэкологии ГНУ Якутский научно – исследовательский институт сельского хозяйства СО Россельхозакадемии Научные руководители: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Мерзлая Генриэта Егоровна, кандидат сельскохозяйственных наук Степанов Айаал Иванович Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Жуков Юрий Петрович, доктор биологических наук Лунев Михаил Иванович Ведущая организация: Институт биологических проблем криолитозоны ЯНЦ СО РАН Защита диссертации состоится «___» ________2007 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д.006.029.01 ГНУ Всероссийский научно – исследовательский институт агрохимии имени Д.Н. Прянишникова. Адрес: 127550, г. Москва, ул. Прянишникова, 31 а, ВНИИА. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ ВНИИА. Автореферат разослан «___» __________ 2007 г. Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью, можно прислать по адресу: 127550, г. Москва, ул. Прянишникова, 31 а. Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук С.И. Цыганок 2 Общая характеристика работы Актуальность На севере Якутии, в экстремальных условиях Верхоянского района, относящегося к самым холодным территориям в Северном полушарии с абсолютным максимумом отрицательных температур - около 70 оС и характеризующегося распространением таежных мерзлотных почв, остро стоит вопрос снабжения населения продовольственным картофелем. До настоящего времени выращиванием картофеля под Верхоянском занимались отдельные энтузиасты, и не было научного обоснования получения устойчивых урожаев культуры. В связи с этим актуальны исследования по разработке эффективных, экологически безопасных агроприемов производства раннего картофеля на мерзлотных таежных почвах, включая применение удобрений и других агрохимических средств, оптимизацию их доз и сочетаний для повышения урожайности и улучшения качества клубней. Цель и задачи исследований Целью исследований явилось изучение закономерностей действия навоза крупного рогатого скота, минеральных удобрений и гумата калия при выращивании раннего картофеля на мерзлотной аллювиальной почве в Верхоянском районе Якутии и установление эффективных, экологически безопасных их сочетаний и доз. Для достижения поставленной цели решали следующие задачи: - Изучить влияние навоза, минеральных удобрений и гумата калия на рост и развитие картофеля при выращивании на севере Якутии. - Определить действие органических и минеральных удобрений в различных дозах и сочетаниях на урожайность картофеля. - Исследовать влияние органических и минеральных удобрений на качество клубней. - Определить пораженность картофеля болезнями. - Дать агроэкологическую и экономическую оценку применения навоза, минеральных удобрений и гумата калия при выращивании картофеля. Научная новизна Впервые в экстремальных условиях Верхоянского района Якутии на таежной мерзлотной аллювиальной почве проведены исследования в полевом опыте по изучению закономерностей действия навоза и минеральных удобрений, а также гумата калия в различных дозах и сочетаниях при выращивании раннего картофеля сорта Полет. На основании экспериментальных материалов дано научное обоснование агрономически эффективного и экологически безопасного применения органических и минеральных удобрений под ранний картофель для обеспечения устойчивой урожайности и получения биологически полноценной продукции. 3 Практическая значимость Получены экспериментальные данные для разработки систем удобрения под картофель в целях повышения его урожайности и качества клубней на таежной мерзлотной аллювиальной почве в Верхоянском районе Якутии. Для уровня урожайности 60 ц/га предложено выращивание раннего картофеля сорта Полет и применение органо-минеральной системы удобрения при ежегодном внесении навоза в дозе 10 т/га. Для индивидуальных хозяйств, располагающих достаточным количеством навоза, под ранний картофель рекомендуется применение одного навоза в ежегодной дозе 20 т/га. Основные положения, выносимые на защиту: - Особенности действия навоза, минеральных удобрений, гумата калия на урожайность картофеля, качество клубней и пораженность их болезнями на мерзлотной аллювиальной почве Верхоянского района Якутии. -Эффективные, экологически безопасные дозы и сочетания органических и минеральных удобрений под картофель в экстремальных условиях севера Якутии. Апробация работы Результаты исследований докладывались на Международной научной конференции ВНИИА (г. Москва, 2004 г.), ученых советах ГНУ ЯНИИСХ (г. Якутск, 2000-2005 гг.), Международной научно-практической конференции «Агроэкологические проблемы использования органических удобрений на основе отходов промышленного животноводства» (г. Владимир, 2006). Публикации По материалам диссертации опубликовано 6 работ. Структура работы Диссертационная работа изложена на 108 страницах машинописного текста, включает введение, 5 разделов, выводы, предложения производству. Содержит 13 таблиц, 8 рисунков, 10 приложений. Список литературы состоит из 207 отечественных и зарубежных источников. Содержание работы Объекты и методы исследований Исходя из цели и задач исследований, в качестве основных объектов изучали: 1) картофель (Solanum tuberosum L.) сорта Полет, 2) навоз крупного рогатого скота, 3) минеральные удобрения, 4) гумат калия. Картофель Полет – раннеспелый, столового назначения, селекции Тулунской селекционной станции. Получен скрещиванием сортов (Тулунский х Юбель) х Лорх х Тулунский. Районирован в Якутии, по Ленскому району, с 1983 г. В качестве органического удобрения использовали навоз крупного рогатого скота влажностью 70%, который содержал (на сухое вещество) 1,0% общего азота; 2,1 % фосфора (Р2О5); 1,1 % калия (К2О). 4 Гумат калия (ГК) произведен из бурых углей местного происхождения. Состав: 37-42 % углерода; 3,5-5 % водорода; 48- 57% кислорода; 2-6% азота. Удобрение разработано Институтом Горного дела Севера СО РАН (Патент 164480770 РФ, МКИ С G 1/4). Из минеральных удобрений вносили аммиачную селитру, суперфосфат двойной, хлористый калий в дозах N 180 P150 K130. Работа выполнялась в лаборатории органического вещества почв и органических удобрений ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии им. Д.Н. Прянишникова и лаборатории агроэкологии ГНУ Якутский научно-исследовательский институт сельского хозяйства. Исследования проводились на научно-производственном стационаре в Верхоянске Республики Саха (Якутия) в полевом опыте, заложенном на левом берегу р. Яны. Почва таежная мерзлотная аллювиальная суглинистая. Перед закладкой опыта в пахотном слое почвы (0-20 см) содержалось гумуса 2,2%; N общего 0,21 %, подвижных форм фосфора и калия соответственно 198 и 265 мг/кг, рН солевой – 6,5; рН водный 7,3. Содержание тяжелых металлов в почве невысокое: свинца – 17 мг/кг, меди - 34, цинка – 38,кадмия – 0, 1, марганца – 1,5 мг/кг сухого вещества, т.е. значительно ниже ОДК (ГН 2.1.7.020-94). Схема опыта включала следующие варианты: 1 - Контроль, без удобрений; 2 - N180 P150 K130; 3 - Навоз 30 т/га; 4 - Навоз 60 т/га; 5 - N180 P150 K130 + навоз 30 т/га; 6 - ГК 2,5 кг/га; 7 - N180 P150 K130 + ГК 2,5 кг/га; 8 - Навоз 30 т/га + ГК 2,5 кг/га; 9 - Навоз 60 т/га + ГК 2,5 кг/га, 10 - N180 P150 K130 + навоз 30 т/га + ГК 2,5 кг/га; 11 - ГК 4,2 кг/га; 12 - N180 P150 K130 + ГК 4,2 кг/га; 13 - Навоз 30 т/га + ГК 4,2 кг/га; 14 - Навоз 60 т/га + ГК 4,2 кг/га; 15 N180 P150 K130 + навоз 30 т/га + ГК 4,2 кг/га. Закладку и проведение опыта выполняли в соответствии с общепринятыми методиками (Методика исследований по культуре картофеля, 1967; Юдин, 1980; Доспехов, 1985; Ефимов, Калиниченко, Горлова, 1988; Программа и методика исследований в Географической сети полевых опытов по комплексному применению средств химизации в земледелии, 1990). Общая площадь делянки - 100 м2, учётная - 50 м2, защитной полосы – 50 м2 . Повторность – 3 - кратная. Схема посадки – 70 х 35 см. В 1999 г. почву на опытном участке дисковали с помощью БДТ–2,2 в 2-3 следа на глубину 20-22 см с последующим боронованием. Весной 2000 г. проводили закрытие влаги ЛДГ–5 в агрегате с МТЗ -82 на глубину 10 см, дискование на глубину 12-15 см, боронование БЗСС в 2-3 следа. Органические и минеральные удобрения, гумат калия вносили согласно схеме опыта. С учетом того, что в Центральной Якутии наибольший процент урожая картофеля и других культур получают с мелиорированных земель, обязательным и необходимым мероприятием в засушливой зоне Якутского заполярья также считали орошение. В этой связи при проведении полевого опыта был предусмотрен полив картофеля, который осуществлялся 5 дождевателем ДДН-70 в агрегате с ДТ–75. Поливная норма равнялась 300 м3/га. Суммарное водопотребление составляло от 600 до 2000 м3/га в зависимости от условий года. Поливы проводили по фазам развития растений: до появления всходов, по всходам, а также в фазы бутонизации, цветения и клубнеобразования. После поливов осуществляли рыхление почвы, окучивание растений при высоте 15-17 см. Основное окучивание приходилось на бутонизацию перед смыканием ботвы. Уборку урожая проводили картофелекопалкой. Действие гумата калия испытывали в двух дозах: 2,5 и 4,2 кг сухой массы на 1 га. Готовый для полива раствор гумата в концентрации 0,002% соответствовал цвету некрепкого чая (Рекомендации ИГДС СО АН, 1998). В этом растворе замачивали клубни за 10-12 часов до посадки. Таким же раствором поливали растения в период вегетации по фазам развития из расчета по 0,5-1 л на каждый куст. Полученные в ходе исследований данные обработаны с использованием программного обеспечения SNEDEСОR и ЕХСЕL. В период исследований выполнялись следующие учёты и анализы: 1. Фенологические наблюдения за наступлением фаз развития картофеля. 2. Высота растений картофеля. 3. Размер ассимиляционной поверхности исследований по культуре картофеля, 1967). картофеля (Методика 4. Учет урожая картофеля и товарности клубней (Минеев,1985). 5. Проведение биохимического анализа клубней картофеля на содержание крахмала (по Эверсу), сухого вещества – термостатно-весовым методом, витамина С (по Мурри), нитратов по ГОСТ 13496. 6. В почве определяли: гумус по Тюрину, N общий по Къельдалю; рН солевой вытяжки – потенциометрически, подвижный фосфор и калий – по Эгнеру-Риму. Влажность почвы определяли термостатно – весовым методом. Анализы почвы и растений проводили в лаборатории биохимии ГНУ ЯНИИСХ. Математическую обработку результатов исследований осуществляли по методике Б.А. Доспехова (1985). Экономическую эффективность изучаемых приемов устанавливали по нормативным затратам труда и средств, отраженным в технологических картах. Верхоянский район Якутии, где проводились исследования, относится к наиболее холодным в Северном полушарии (абсолютный максимум отрицательных температур Верхоянска около -70 оС). За год выпадает 154 мм осадков, из них 90 мм приходится на летний период. Продолжительность периода с температурами воздуха более +10 оС составляет 78 дней (с 4 июня по 20 августа) при сумме температур 1045-1200 градусов. Нередко в этот период наблюдаются заморозки. 6 За годы исследований (2000-2002 гг.) метеорологические условия приближались к среднемноголетним. Относительная влажность воздуха была несколько меньшей в 2001 году по сравнению с первым и третьим годами опыта. Сумма активных температур в среднем составляла 1060 оС, т.е. была ниже требуемой для ранних сортов картофеля (1100-1200 оС). ГТК в период вегетации колебался от 0,81 до 0,87. При сходных значениях среднемесячных температур воздуха в летний период в годы опыта в июле 2002 г. наблюдалось резкое понижение температуры: 17 июля с +32 до +6 оС, 19-20 июля – до минус 1оС, вызвавшее гибель надземной массы картофеля. И хотя в последующем с повышением температуры рост растений возобновился, это не могло не сказаться отрицательно на урожайности в 2002 г. Результаты исследований Развитие растений картофеля Посадку картофеля проводили в 2000 г. 8 июня, в 2001-2002 гг. 10 июня. Почва в условиях Верхоянска достаточно хорошо прогревается в конце мая и достигает физической спелости именно в эти сроки. Вегетационный период за годы опыта составлял 84-87 дней. Отмечены следующие даты прохождения фенологических фаз: начало всходов 2-4 июля, массовые 10 - 12 июля, начало бутонизации 24-26 июля, массовая бутонизация 30 июля -2 августа, начало цветения 3-8 августа, массовое цветение 10 августа. Согласно биометрическим наблюдениям, представленным в таблице 1, внесение удобрений во всех вариантах опыта увеличивало высоту растений. Более высокими были растения картофеля в вариантах N180 P150 K130 + навоз 30 т/га + гумат калия 4,2 кг/га – 54 см, навоз 60 т/га+ гумат 4,2 кг/га – 53 см и навоз 30 т+ гумат 4,2 кг/га – 52 см. В ряде вариантов удобрений (вар. 5, 9, 11, 12) высота растений находилась на уровне 51 см, или на 9 см больше контрольных. По всем вариантам опыта с удобрениями наметилась тенденция к увеличению количества стеблей. Больше стеблей в расчете на один куст было в вариантах сочетания минеральных удобрений с навозом и гуматом (вар. 15), навоза с гуматом при внесении в высоких дозах (вар. 14), а также минеральных удобрений с навозом (вар. 5). Характерно, что при использовании навоза, независимо от его дозы, этот показатель оставался на одном и том же уровне и составлял 5,3 шт. на один куст. Масса ботвы, определяемая в фазу цветения (табл. 1), в большей мере увеличивалась при сочетании минеральных удобрений, навоза и гумата калия (вар.15) и вариантах навоза в дозе 30 т/га с гуматом (вар. 8, 13). В среднем между массой ботвы и урожайностью установлена тесная корреляционная связь (r=0,79). 7 Анализируя экспериментальные данные по биометрическим показателям в целом по опыту, можно сказать, что совместное применение удобрений минеральных (NPK), навоза крупного рогатого скота, а также гумата калия оказывало положительное влияние на формирование урожая клубней раннего картофеля при выращивании его в экстремальных условиях мерзлотной аллювиальной почвы севера Якутии. Таблица 1 Влияние удобрений на высоту растений, количество стеблей и массу ботвы (в среднем за 2000-2002 гг.) № Название варианта Высота Количест Масса Масса вари стеблей, во ботвы в ботвы в анта см стеблей, фазе фазе шт./куст цветения, цветения, г/куст ц/га 1 Контроль 42 5 246 100 2 N180P150K130 47 5,2 362 147 3 Навоз 30 т/га 46 5,3 308 125 4 Навоз 60 т/га 46 5,3 346 140 5 N180P150K130 + навоз 30 т/га 51 5,5 328 133 6 ГК 2,5 кг/га 46 5,3 326 132 7 N180P150K130 + ГК 2,5 кг/га 50 5,2 340 138 8 Навоз 30 т/га + ГК 2,5 кг/га 49 5,3 408 166 9 Навоз 60 т/га + ГК 2,5 кг/га 51 5,4 362 147 10 N180P150K130 + навоз 30 т/га + ГК 2,5кг/га 48 5,5 368 150 11 ГК 4,2 кг/га 51 5,2 341 138 12 N180P150K130 + ГК 4,2 кг/га 51 5,4 363 147 13 Навоз 30 т/га + ГК 4,2 кг/га 52 5,4 405 164 14 Навоз 60 т/га + ГК 4,2 кг/га 53 5,6 419 170 15 N180P150K130 + навоз 30 т/га + ГК 4,2 кг/га 54 5,7 424 172 8 Как показали исследования, внесение органических и минеральных удобрений способствовало развитию листового аппарата картофеля (табл. 2). Так, если на контроле площадь ассимиляционной поверхности по годам опыта составляла 23,5-24,9 тыс. м2/га, то в вариантах внесения удобрений она достигала 30,8-31,7 тыс. м2/га. Таблица 2 Влияние удобрений на ассимиляционную поверхность картофеля, тыс. м2/га № Название варианта 2000 г. 2001 г. 2002 г. Среднее вари анта 1 Контроль 24,9 23,5 24,5 24,3 2 N180P150K130 31,3 25,6 26,5 27,8 3 Навоз 30 т/га 29,4 26,0 27,0 27,4 4 Навоз 60 т/га 28,9 27,0 28,0 27,9 5 N180P150K130 + навоз 30 т/га 27,6 26,9 27,9 27,4 6 ГК 2,5 кг/га 28,8 23,8 24,8 25,8 7 N180P150K130 + ГК 2,5 кг/га 29,7 25,7 26,7 27,3 8 Навоз 30 т/га + ГК 2,5 кг/га 29,7 27,8 28,7 28,7 9 Навоз 60 т/га + ГК 2,5 кг/га 26,6 27,5 28,0 27,3 10 N180P150K130 + 30т/га + ГК 2,5 кг/га навоз 30,5 29,3 30,2 30,0 11 ГК 4,2 кг/га 30,8 24,6 25,5 26,9 12 N180P150K130 + ГК 4,2 кг/га 25,8 26,5 27,4 26,5 13 Навоз 30 т/га + ГК 4,2 кг/га 28,1 28,9 29,1 28,7 14 Навоз 60 т/га + ГК 4,2 кг/га 31,2 30,0 30,9 30,7 15 N180P150K130 + навоз 30 т/га + ГК 4,2 кг/га 30,8 30,8 31,7 31,1 Урожайность картофеля Органические и минеральные удобрения, особенно в вариантах сочетаний, оказали значительное влияние на урожайность раннего картофеля в годы исследований, что можно видеть из данных опыта, представленных в таблице 3. Согласно экспериментальным данным, на естественном фоне, т.е. без 9 удобрений, средняя урожайность картофеля составляла 45,6 ц/га с колебаниями по годам от 39 до 50,3 ц/га. За счет одних минеральных удобрений - N180P150K130 в среднем за годы опыта было получено 54,6 ц/га. Прибавка к контролю при этом, равная 9 ц/га при НСР05, оказалась недостоверной. Таблица 3 Урожайность картофеля в зависимости от удобрений № Название варианта 2000 г. 2001 г. 2002 г. В среднем за 3 года вар Урожай Прибавка и ность, ц/га % ант ц/га а 1 Контроль 46,7 50,3 39,0 45,6 2 N180P150K130 58 59,0 47,0 54,6 9,0 3 Навоз 30 т/га 61,6 62,3 45,0 56,3 10,7 23,4 4 Навоз 60 т/га 69 71,0 52,0 64,0 18,4 40,3 5 N180P150K130 + навоз 30 т/га 67,3 70,6 50,0 62,6 17,0 37,2 6 ГК 2,5 кг/га 51,0 52,0 43,0 48,6 3,0 7 N180P150K130 + ГК 2,5 кг/га 59,0 62,3 51,0 57,4 11,8 25,8 8 Навоз 30 т/га + ГК 2,5 кг/га 61,0 65,0 53,0 59,6 14,0 30,7 9 Навоз 60 т/га + ГК 2,5 кг/га 70,1 74,0 62,3 68,0 22,4 49,1 10 N180P150K130 + навоз 30 т/га + ГК 2,5 кг/га 75,3 70,3 64,0 69,8 24,2 53,0 11 ГК 4,2 кг/га 52,3 54,6 46,3 51,0 5,4 12 N180P150K130 + ГК 4,2 кг/га 64,0 67,6 54,6 62,0 16,4 35,9 13 Навоз 30 т/га + ГК 4,2 кг/га 66,3 69,0 58,3 64,5 18,9 41,4 14 Навоз 60 т/га + ГК 4,2 кг/га 65,3 69,6 61,0 65,2 19,6 42,9 15 N180P150K130 + навоз 30 т/га + ГК 4,2 кг/га 76,3 72,6 66,3 71,7 26,1 57,2 15,6 8,8 9,5 11,6 НСР05 19,7 6,5 11,8 10 Применение органической системы удобрения – 30 т/га навоза – также не обеспечивало достоверной прибавки урожая картофеля. В то же время удвоение дозы навоза (вар. 4) привело к значимому росту урожайности, позволяя получить в среднем за годы исследований 64 ц/га клубней, т.е. на 18,4 ц/га (или на 40%) больше неудобренного контроля. При этом окупаемость каждой тонны навоза урожаем в данном варианте составила 31 кг. Совместное внесение навоза и минеральных удобрений - N180P150K130 + навоз 30 т/га (вар. 5) было эффективным, т. к. обеспечивало среднюю урожайность на уровне 62,6 ц/га, что на 37,2% превышало контроль без удобрений. В вариантах гумата калия в дозах 2,5 и 4,2 кг/га при одностороннем внесении под картофель в среднем за 3 года достоверной прибавки не было получено. Не достигнуто значимого эффекта от гумата калия также на фонах минеральном (при сравнении пар вариантов 2 и 7, 2 и 12), органо-минеральном (вар. 10 и 5, 15 и 5) и органическом (вар. 3 и 8, 13 и 3; 9 и 4, 14 и 4). Качество клубней картофеля Важным качеством картофеля является товарность клубней. При определении товарности клубни разделяли на две фракции. К товарным относили клубни массой более 30 г. Клубни массой менее 30 г считали пригодными на кормовые цели. В условиях опыта товарность клубней на контроле (табл. 4) составила в среднем 70,7% с колебаниями по годам от 70 до 72%. Высокая товарность отмечена при внесении минеральных удобрений и их сочетаний с навозом. В варианте 30 т/га навоза товарность составляла 74,2%. Увеличение дозы навоза в 2 раза (до 60 т/га) повышало показатель товарности до 75,4%. В зависимости от доз ГК различий в товарности не наблюдалось – по обеим дозам она составляла в среднем за годы опыта 74,4%. Максимальная товарность клубней – 81,8 % - была при внесении удобрений в варианте их сочетания NPK + навоз 30 т/га + ГК 2,5 кг/га. Корреляционная зависимость товарности клубней от дозы внесения удобрений в среднем по годам выражалась коэффициентами 0,70; 0,74; 0,64. Как известно, на содержание сухого вещества и крахмала картофеля влияет комплекс факторов: условия года, уровень минерального питания, влагообеспечение, агротехника, окультуренность почвы, степень зрелости клубней (Говоров, 1968; Постников, Ключерев, Полегаев, 1992; Федотова, 2003). При проведении наших исследований содержание сухого вещества в клубнях на контроле в среднем за период 2000-2002 гг. составляло 15,1% (табл. 4). От внесения удобрений содержание сухого вещества повышалось, и более высоким – 16,7% оно было в варианте NPK + навоз 30 т/га + ГК 4,2 кг/га (вар. 11 15). При применении одних минеральных удобрений в клубнях содержалось 15,8 % сухого вещества, одного навоза – 16-16,1%, одного гумата – 16,1-16,3%. Содержание крахмала в клубнях в среднем за период исследований в вариантах опыта колебалось от 6,1 до 7,7 % при значении на контроле 6,8%. Рост дозы навоза с 30 до 60 т/га увеличивал содержание крахмала с 6,3 до 7,3%. Больше всего крахмала в клубнях – 7,7% было при комплексном применении удобрений (вар 15). При внесении одних минеральных удобрений и одного гумата в низкой дозе содержание крахмала в картофеле по отношению к контролю снижалось, а в варианте гумата калия в высокой дозе - находилось на уровне контроля. Таблица 4 Качество клубней картофеля, в среднем за 2000-2002 гг. № Название варианта Товарность, Сухое Крахмал, Витам вари % вещество, % ин С, анта % мг% 1 Контроль 70,7 15,1 6,8 10,1 2 N180P150K130 77,3 15,8 6,4 9,8 3 Навоз 30 т/га 74,2 16,1 6,3 10,4 4 Навоз 60 т/га 75,4 16 7,3 11,1 5 N180P150K130 + навоз 30 т/га 77,7 16,1 6,1 10,8 6 ГК 2,5 кг/га 74,4 16,1 6,3 10,0 7 N180P150K130 + ГК 2,5 кг/га 78,3 16,4 6,4 11,5 8 Навоз 30 т/га + ГК 2,5 кг/га 75,9 16,1 6,7 10,7 9 Навоз 60 т/га + ГК 2,5 кг/га 76.8 15,2 6,8 10,0 10 N180P150K130 + навоз 30 т/га + ГК 2,5 кг/га 81,0 15,4 6,6 10,8 11 ГК 4,2 кг/га 74,4 16,3 6,8 10,6 12 N180P150K130 + ГК 4,2 кг/га 76,4 15,3 7,0 10,7 13 Навоз 30 т/га + ГК 4,2 кг/га 74,3 15,6 6,5 9,7 14 Навоз 60 т/га + ГК 4,2 кг/га 74,7 15,6 7,0 9,9 15 N180P150K130 + навоз 30 т/га + ГК 4,2 кг/га 80,8 16,7 7,7 11,8 12 Содержание витамина С при внесении удобрений изменялось неоднозначно. Минеральные удобрения (вар.2) снижали этот показатель. Дополнение их навозом в дозе 30 т/га позволило несколько повысить содержание витамина С – до 10,8% при содержании на контроле 10,1%. Навоз при одностороннем применении большее положительное влияние на обеспеченность клубней витамином С оказывал при повышении дозы внесения. Максимальное содержание витамина С в клубнях, равное 11,8%, получено в варианте 15 - NPK + навоз 30 т/га + ГК 4,2 кг/га. Применение удобрений изменяло содержание нитратов в клубнях картофеля (рис. 1). При одностороннем внесении меньшее влияние на содержание нитратов в продукции оказывали минеральные удобрения и большее – навоз. Причем с ростом дозы навоза нитратов в клубнях было больше. Внесение одного гумата независимо от дозы практически не влияло на накопление нитратов в картофеле. Более высокое содержание нитратов в отдельные годы (200-230 мг/кг NO3) отмечено в вариантах NPK + навоз 30 т/га, NPK + навоз 30 т/га + ГК 4,2 кг/га, навоз 30 т/га + ГК 4,2 кг/га и навоз 60 т/га + ГК 4,2 кг/га. Эти данные показывают, что дополнение гуматом калия минеральных удобрений, а также навоза, не снижает содержания нитратов в растениях. В целом, исходя их данных проведенного опыта, можно заключить, что во всех изучаемых вариантах удобрения содержание нитратов в клубнях картофеля во все годы наблюдений не превышало гигиенических нормативов качества и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов, т.е. 250 мг/кг (СанПиН 2.3.2.560-96). 250 мг/кг 200 150 100 50 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2000 2001 2002 Рис. 1. Содержание нитратов в клубнях картофеля 13 Результаты фитопатологических наблюдений, проводимых в опыте в конце вегетационного периода, приведены в таблице 5. Как видно из полученных данных, клубни картофеля при выращивании на мерзлотной аллювиальной почве поражались болезнями - паршой обыкновенной на 13,116,6%, ризоктониозом – на 17,6-28,3%. Применение удобрений не влияло на распространение болезней картофеля. Если на контроле пораженность клубней паршой обыкновенной составляла 15%, ризоктониозом 23,6%, то в среднем по вариантам удобрений эти показатели равнялись соответственно 14,7 и 22,3% . Таблица 5 № вари анта 1 Пораженность клубней картофеля болезнями, % Название варианта Парша Ризоктониоз обыкновенная Контроль 15,0 23,6 2 N180P150K130 16,0 22,3 3 Навоз 30 т/га 16,6 20,6 4 Навоз 60 т/га 14,0 25,7 5 N180P150K130 + навоз 30т/га 14,2 28,3 6 ГК 2,5 кг/га 15,0 18,0 7 N180P150K130 + ГК 2,5 кг/га 13,5 23,0 8 Навоз 30т/га + ГК 2,5 кг/га 13,1 17,6 9 Навоз 60 т/га + ГК 2,5 кг/га 13,2 23,0 10 N180P150K130 + навоз 30 т/га + ГК 2,5кг/га 16,1 21,3 11 ГК 4,2 кг/га 13,0 19,3 12 N180P150K130 + ГК 4,2 кг/га 15,0 21,2 13 Навоз 30 т/га + ГК 4,2 кг/га 14,0 21,7 14 Навоз 60 т/га + ГК 4,2 кг/га 16,0 21,1 15 N180P150K130 + навоз 30 т/га + ГК 4,2 кг/га 14,3 21,6 В среднем по вариантам 14,6 21,8 В среднем по вариантам удобрений 14,7 22,3 14 Агроэкологическая и экономическая эффективность применения удобрений В условиях таежной мерзлотной аллювиальной почвы севера Якутии ежегодное внесение минеральных удобрений, включая повышенные дозы азота, и применение навоза в обеих дозах (30 и 60 т/га) не привело к ухудшению экологического состояния агроценоза картофеля. Об этом свидетельствуют данные по содержанию нитратов в клубнях, которое во все три года исследований в вариантах удобрений колебалось от 76 до 230 мг/кг NO3, т.е. было ниже допустимого уровня. Все применяемые в опыте минеральные и органические удобрения не оказали также отрицательного влияния на фитосанитарное состояние агроценоза, поражение его болезнями. Действие удобрений при внесении под картофель отразилось на показателях экономической эффективности. Наиболее высокая урожайность клубней - 62,6 ц/га и высокий чистый доход - 15,3 тыс. руб./га получены в варианте сочетания навоза и минеральных удобрений. Внесение одного навоза в дозе 30 т/га не повышало урожайности и к тому же было связано с высокими по сравнению с вариантом минеральных удобрений затратами на применение. Вместе с тем чистый доход от навоза в высокой дозе (60 т/га), составивший 12,6 тыс. руб./га, был выше, чем в варианте одних минеральных удобрений. Применение гумата калия в обеих изучаемых дозах при урожайности картофеля 48,6-51 ц/га давало самый низкий в условиях опыта чистый доход (3-5,6 тыс. руб./га). На основе анализа трехлетних данных по урожайности, экономической и экологической эффективности можно утверждать, что применение органоминеральной системы удобрения, а также навоза в повышенной дозе является важным приемом устойчивого производства картофеля в Верхоянском районе. При этом следует иметь в виду, что расчетной урожайности картофеля в условиях проведенного полевого опыта не было достигнуто, и дозы минеральных удобрений оказались завышенными. Фактическая урожайность в данном случае была в 3-4 раза ниже, чем в Центральной Якутии. В связи с этим, с эколого-агрохимической точки зрения, дозы минеральных удобрений под картофель целесообразно устанавливать с учетом коэффициентов возмещения выноса. Выводы 1. При выращивании картофеля на мерзлотной аллювиальной почве в экстремальных условиях Верхоянского района Якутии, характеризующемся коротким вегетационным периодом – 84-87 дней, низкой обеспеченностью атмосферными осадками – 90 мм при сумме температур 1060 градусов и ГТК = 0,8, эффективно использование раннего сорта Полет и применение органоминеральной системы удобрения - NPK + навоз 30 т/га, позволяющее получать в среднем за 3 года 62,6 ц/га клубней, 15 что на 37% выше контроля без удобрений. Ежегодная доза навоза при этом составляет 10 т/га. 2. При одностороннем внесении навоза под картофель в дозе 30 т/га не обеспечивается значимой прибавки урожая. Достоверный рост урожайности по органической системе отмечается с увеличением дозы навоза в 2 раза (до 60 т/га). Сбор клубней при этом в среднем за 3 года составляет 64 ц/га, что на 40% превышает контроль. 3. Минеральная система удобрения - N180P150K130, при внесении которой под картофель получено в среднем 54,6 ц/га клубней, или на 9 ц/га выше контроля, оказалась неэффективной. 4. В вариантах одностороннего применения гумата калия в дозах 2,5 и 4,2 кг/га прибавка урожая картофеля в среднем за годы опыта была недостоверной. Не достигнуто значимого эффекта от гумата калия также на фонах минеральном (NPK), органоминеральном (NPK + навоз) и органическом (30 и 60 т/га навоза). 5. Навоз и минеральные удобрения положительно влияли на продукционные процессы картофеля. В варианте органоминеральной системы - NPK + 30 т/га навоза растения по сравнению с контрольными характеризовались большей высотой стеблей - от 48 до 50 см против 38-46 см, большим количеством стеблей в расчете на 1 растение - от 5,3 до 5,6 против 5 - 5,1 шт./куст и более развитой площадью листьев - от 27 до 28 против 23-25 тыс. м2/га. 6. Внесение удобрений позволяло получать картофель лучшего качества по сравнению с контролем по таким показателям, как товарность клубней, содержание сухого вещества и аскорбиновой кислоты. На содержание крахмала в клубнях положительно влияло применение 60 т/га навоза, а также сочетания навоза (в дозе 30 т/га) с минеральными удобрениями и повышенной дозой гумата калия. 7. Применение удобрений изменяло содержание нитратов в клубнях картофеля. При одностороннем внесении меньшее влияние на содержание нитратов в продукции оказывали минеральные удобрения и большее – навоз. При этом с ростом дозы навоза нитратов в клубнях было больше. Внесение одного гумата калия независимо от дозы не влияло на накопление нитратов в картофеле. В целом по опыту содержание нитратов в 16 клубнях картофеля не превышало гигиенических нормативов качества и безопасности продовольственного сырья. 8. Минеральные и органические удобрения не влияли на распространение болезней картофеля. Если на контроле пораженность клубней паршой обыкновенной составляла 15%, ризоктониозом 23,6%, то в среднем по вариантам удобрений эти показатели равнялись соответственно 14,7 и 22,3% . 9. Высокий чистый доход – 15,3 тыс. руб./га при урожайности картофеля 62,6 ц/га получен в варианте сочетания 30 т/га навоза с минеральными удобрениями. Навоз в дозе 30 т/га был неэффективен. В то же время повышенная доза навоза - 60 т/га позволяла получить чистый доход 12,6 тыс. руб./га, т.е. выше, чем одни минеральные удобрения. От использования гумата в обеих дозах получен самый низкий чистый доход (3-5,6 тыс. руб./га). Предложения производству В условиях Верхоянского района Якутии на таежной мерзлотной аллювиальной почве для получения устойчивой урожайности картофеля на уровне 60 ц/га рекомендуется выращивание раннего сорта Полет и применение органо-минеральной системы удобрения. Ежегодная доза навоза при этом составляет 10 т/га, дозы минеральных удобрений устанавливаются с учетом коэффициентов возмещения выноса. В хозяйствах, обеспеченных навозом, при выращивании картофеля целесообразно одностороннее его внесение при ежегодной дозе 20 т/га. Использование гумата калия из-за его неустойчивого действия на урожайность картофеля для широкого внедрения не рекомендуется. С учетом агроэкологических требований картофель при использовании эффективных доз удобрений предлагается выращивать в севообороте при чередовании с кормовыми культурами, прежде всего с горохо-овсяной смесью. 17 Список работ, опубликованных по теме диссертации 1.Методические рекомендации по изучению эффективности нетрадиционных органических и органоминеральных удобрений. / Р.А. Афанасьев, Г.Е. Мерзлая, А.В. Ваулин, А.И. Степанов, А.Я. Федоров и др. – М.: Агроконсалт, 2000 г. – 40 с. 2. Степанов А.И., Федоров А.Я. Применение гумата калия, минеральных, органических удобрений под картофель в условиях Верхоянья. // Проблемы сельскохозяйственного производства в изменяющихся экономических и экологических условиях в ХХI веке. Межд. конф. Пенза, 2000. – С. 31. 3. Степанов А.И., Федоров А.Я., Эверстова У.К. Изучение влияния гуминовых удобрений под картофель на севере Якутии // Бюллетень ВИУА. 60 лет Географической сети опытов с удобрениями. М.: ВИУА, 2001. - С 73. 4. Федоров А.Я. Влияние гуминовых удобрений на урожайность картофеля в условиях Якутии // Бюллетень ВИУА. М., 2003. № 118. С. 203-205. 5. Степанов А.И., Слепцов С.С., Федоров А.Я., Федорова В.С., Прибылых Е.И., Эверстова У.К., Алексеева А.В. Агроэкологические исследования в Якутии // Достижения науки и техники АПК. Теоретический и научно практический журнал. М.: 2006. № 5. - С. 4-5. 6. Степанов А.И., Федоров А.Я., Мерзлая Г.Е. Выращивание картофеля на севере Якутии // Агрохимический вестник, 2006. № 6. – С. 22-24. 18