Способ повышения урожайности картофеля
Владельцы патента RU 2710319:
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт мелиорированных земель" (ФГБНУ ВНИИМЗ) (RU)
Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в технологии выращивания картофеля. Способ включает внесение в почву локально одновременно с посадкой клубней картофеля биоудобрения. Биоудобрение получено в результате ферментации в течение 5 суток смеси куриного помета и торфа при соотношении компонентов 50×50, с предварительным ощелачиванием ее 0,5%-ным водным раствором едкого калия в количестве 1,5 л на 1 кг смеси и последующим введением в смесь одновременно пшеничных отрубей в количестве 3 мас.%, лимонной кислоты в количестве 0,1 мас.% и магния уксуснокислого в количестве 0,1 мас.% смеси. Норма расхода биоудобрения составляет 3 т на 1 га посадок картофеля. Одновременно с биоудобрением локально в почву вносят минеральные удобрения в дозе, эквивалентной содержанию NPK в 3-х тоннах биоудобрения. Техническим результатом является повышение урожайности и качества продукции, а также устойчивости растений к вредителям и болезням. 1 з.п. ф-лы, 3 табл., 4 ил.
Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в технологии выращивания картофеля.
Картофель - одна из важнейших сельскохозяйственных культур в мире. Около 75% урожая этих питательных клубней приходится на европейские страны. Это полезное растение можно возделывать повсюду, почти при любых климатических условиях с достаточным освещением и температурой. Однако картофель чувствителен к заморозкам, а жаркий климат тропических стран может отрицательно повлиять на развитие клубней.
Картофель - ценнейший продукт питания для человека. Более 100 различных кулинарных рецептов существует для приготовления блюд из питательных клубней. 70-80% от сухого вещества "земляных яблок" составляет крахмал и до 3% белок. Клубни картофеля содержат витамины В1 и В2, витамин С и каротин, а также различные минеральные соли. Картофель - сырье для спиртовой и текстильной промышленности, его используют в колбасном и кондитерском производстве.
Основным отличием картофеля от других овощных культур является высокое потребление питательных веществ. Известно, что корневая система растений картофеля развивается достаточно слабо и располагается в поверхностных слоях грунта. Вследствие этого площадь питания для клубней весьма ограничена, к тому же, часть полезных элементов усваивается сорняками, а еще часть выводится из почвы вместе с испаряющейся влагой. Растущие клубни интенсивно поглощают доступные микро- и макроэлементы на протяжении всего периода вегетации, истощая землю. Если эти запасы не восполнить, на следующий год растение уже не получит всего, что ему требуется, и клубни будут гораздо мельче.
Удобрения под картофель обычно вносят осенью перед вспашкой почвы и весной. Дополнительно многие подкармливают растения и в период вегетации корневым или внекорневым способом. При осеннем внесении чаще всего используется компост и перепревший навоз в количестве 5-10 кг на квадратный метр. После вспашки органика равномерно распределяется в почве и за зиму переходит в более доступные формы для усвоения картофелем. То же самое происходит и при внесении минеральных веществ, кроме азотных удобрений.
Но этот способ имеет и свои недостатки: полезные микроэлементы при вспашке располагаются на глубине 15-20 см, и корневая система получает к ним доступ лишь после разрастания. Кроме того, требуется много удобрения, и распределить его по всему полю не так легко. В случае с минеральными удобрениями это еще и дополнительные траты, поскольку стоимость их достаточно высока. Весной питательные вещества можно вносить перед посадкой, равномерно разбросав по участку и проведя легкое рыхление почвы.
Самым удобным и практичным способом подкормки является внесение удобрений при посадке локально. Во-первых, корневая система получает доступ к полезным веществам с самого начала, во-вторых, удобрений расходуется в разы меньше (Статья [Электронный ресурс] // Удобрения для картофеля при посадке. URL: https://svoimirykami.ru/ychastok/udobreniya/udobrenie-dlya-kartofelya-pri-posadke.html (дата обращения 25.02.2019)).
Картофель отличается высокими требованиями к условиям минерального питания. В зависимости от сортовых особенностей, урожайности, почвенно-климатических условий и уровня минерального питания, вынос элементов питания картофелем может варьировать в широких пределах. Наиболее высокие затраты элементов питания на создание единицы урожая у ранних сортов картофеля, значительно ниже у поздних сортов. Поскольку для синтеза углеводов более важное значение имеют фосфор и калий, чем азот, то оптимизация фосфорно-калийного питания картофеля имеет ключевое значение. Поэтому в системе удобрения картофеля необходимо предусматривать повышение дозы фосфорных и калийных удобрений по сравнению с азотными.
Органические удобрения имеют важное значение для повышения урожайности картофеля не только как полноценный источник минерального питания, но и в значительной мере, как средство улучшения агрофизического состояния почвы: повышения связности и буферности легких почв и снижения плотности суглинистых и глинистых почв. Органические удобрения, улучшая физические свойства почвы, повышают действие минеральных удобрений. В результате поступления в почву питательных веществ с органическими удобрениями снижается потребность в минеральных удобрениях. Значительно раньше достигается предел экономически оправданных доз минеральных удобрений, чем без органических удобрений. (Способы удобрения картофеля. Статья [Электронный ресурс] // Зооинженерный факультет МСХА. URL: http://http://www.activestudy.info/sposoby-udobreniya-kartofelya/ (дата обращения 25.02.2019)).
Минеральные и органические удобрения лучше всего использовать вместе, внося их либо вразброс до перепашки почвы, либо во время посадки картофеля (Статья [Электронный ресурс] // Система применения удобрений при возделывании картофеля. URL: https://agrosbornik.ru/korneplody-i-klubneplody/128-kartofel/1487-sistemaprimeneniya-udobrenij-pri-vozdelyvanii-kartofelya.html (дата обращения 20.09.2018); Статья [Электронный ресурс] // Семенной картофель. Применение органических и минеральных удобрений. URL: http://agrokorenevo.ru/primenenie_mineralnyh_i_organichesk; Чеботарев, Н.Т. Эффективность комплексного применения удобрений в кормовом севообороте на дерново-подзолистой почве в условиях среднетаежной зоны / Аграрная наука наука Евро-Северо-Востока. - 2017. - №4(59); Земледелие с почвоведением / A.M. Лыков, А.А. Коротков, Г.И. Баздырев и др. - М.: Агропромиздат, 1990. - 464 с.; Смирнов, П.М. Агрохимия / П.М. Смирнов, Э.А. Муравин. - М.: Колос, 1984. - 304 с.).
Из литературных источников известно, что применение различных органических удобрений (навоза, помета, компостов) и минеральных удобрений, а также некоторых биопрепаратов обеспечивает увеличение урожайности картофеля и снижение его пораженности болезнями (Степанов А.И. Влияние применений удобрений и биопрепаратов на урожайность картофеля и показатели плодородия мерзлотной лугово-черноземной почвы центральной Якутии / А.И. Степанов, Е.И. Прибылых, А.Я. Федоров, Ф.В. Николаева. - Достижения науки и техники. №11, 2014. - С. 47-49; Владимиров К.В. Продуктивность картофеля в зависимости от системы применения удобрений на серых лесных почвах / К.В. Владимиров, В.П. Владимиров. - Вестник Чувашской Государственной сельскохозяйственной академии. №2, 2017. - С. 9-13; Мальцев Э.А. Продуктивность картофеля при применении удобрений / Э.А. Мальцев, О.В. Чухина. - Молочнохозяйственный вестник, Вологда, №2(10), 2013. - С. 4-8.).
В работе А.Я. Федорова (Федоров, А.Я. Агроэкологическая эффективность применения органических и минеральных удобрений при выращивании картофеля в условиях севера Якутии: дис. канд. сельскохоз. наук: 06.01.04, 03.00.16 Федоров Андрей Яковлевич. - Москва, 2007. - 108 с.) доказано, что навоз и минеральные удобрения положительно влияют 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. м/га. Внесение удобрений позволило получить картофель лучшего качества по сравнению с контролем по таким показателям, как товарность клубней, содержание крахмала, сухого вещества и аскорбиновой кислоты.
Оптимизация доз и сочетаний органоминеральных удобрений оказывает положительное влияние не только на урожай, но и на качественные характеристики получаемой продукции: содержание крахмала, сухого вещества в клубнях картофеля (Чеботароев Н.Т. Эффективность применения органических и минеральных удобрений в кормовом севообороте на дерново-подзолистой почве севера / Н.Т. Чеботарев. А.А. Юдин, П.И. Конкин. А.В. Облизов. - Российская сельскохозяйственная наука, №1, 2017. - С. 29-33; Ратников А.Н. Эффективность применения новых комплексных удобрений при возделывании картофеля / А.Н. Ратников, Д.Г. Свириденко, Г.И. Попова, К.В. Петров, Н.Г. Иванкин и др. - Вестник аграрной науки, №1 (70), февраль 2018).
Известно множество способов удобрения почвы при выращивании картофеля, целью которых является повышение урожайности и качества данной пропашной культуры.
Традиционно расширенного воспроизводства плодородия почв и систематического роста продуктивности земледелия добивались при использовании органических удобрений: навоза, различных видов компостов, торфа, птичьего помета, зеленого удобрения, излишков соломы, пожнивных остатков (патент РФ №2286666, кл. A01G 1/00, 2005; патент РФ №2044453, кл. A01G 1/00, 1993; патент РФ №2041585, кл. А01В 79/02, A01G 1/00, А01С 1/00, 1993 и др.).
Известны способы выращивания картофеля, включающие внесение различных минеральных удобрений, содержащих N, Р, K (Лапа В.В. Справочник агрохимика / Под ред. В.В. Лапа - Минск: Белорусская наука, 2007. - С. 390). Однако известные способы не обеспечивают достаточно высокой урожайности и в экологическом плане: в клубнях картофеля зачастую накапливаются нитраты, отрицательно влияющие на здоровье человека.
Известно внесение под картофель удобрений, производимых российскими и украинскими фирмами, в частности: азофоски различных марок (N:P:K=13:19:19, 16:16:16, 15:15:15, 22:11:11), диаммофоски (N:P:K=10:26:26), нитроаммофоски (N:P:K=8:24:24), нитрофоски (N:P:K=11:10:11) и др. Эти удобрения имеют неблагоприятное соотношение элементов питания для картофеля и предназначены в основном для почв, низко обеспеченных фосфором и калием. К числу недостатков указанных удобрений следует отнести и следующие: применение простых форм односторонних минеральных (азотных, фосфорных и калийных хлорных) удобрений приводит к неравномерному их распределению по площади поля и, как следствие, неравномерному росту растений и ухудшению качества и сохранности клубней, при этом и экономические затраты на внесение стандартных удобрений по сравнению с комплексными удобрениями значительно выше.
Известно комплексное удобрение с модифицирующими добавками для картофеля (BY, №16750, кл. C05G 3/00. 2009), содержащее азотно-фосфорно-калийное марки NPK (13-16):(8-14):(17-24), модифицирующую добавку, включающую бор, медь и при необходимости серу и/или марганец, регулятор роста растений «Феномелан» и/или «Гумистим», и/или «Гумидар» и связующее - силикат натрия или водорастворимый полимер. Удобрение вносят в основную заправку почвы перед посадкой картофеля.
Известен способ удобрения картофеля (патент РФ №2074604, кл. А01С 21/00, 1995), включающий внесение микробного препарата, смешанного с компостом, на поверхность почвы перед посевом в зону будущего рядка растений лентой в предварительно сформированные борозды с последующей их заделкой, при этом смешивание микробного препарата с компостом осуществляют в процессе их внесения в рядок в соотношении /мас. ч./: 1:8,000-15,000. В качестве микробных препаратов используют культуру бактерий Pseudomonas или Azotabacter или Seratia.
Известен способ возделывания картофеля (патент РФ №2286666, кл. A01G 1/00, 2005). Органические удобрения в виде гранулированного биогумуса, обработанного пленкообразователем, вносят локально в гребни под семенные клубни. Минеральные комбинированные удобрения с микроэлементами вносят локально по сторонам и ниже семенных клубней, которые перед посадкой обрабатывают препаратами - планризом в смеси с экстрасолом.
Все известные способы удобрения картофеля направлены на повышение урожайности и качества картофеля за счет применения эффективных удобрений и улучшения условий развития корневой системы картофеля. При этом получение высоких и устойчивых урожаев картофеля с высоким качеством продукции должно основываться на применении удобрений со сбалансированным соотношением элементов питания, отвечающих биологическим требованиям этой культуры на фоне других агротехнических приемов по уходу и защите посевов от сорняков, вредителей и болезней.
Известен способ получения биоудобрения и использование его в качестве основного удобрения на посадках картофеля путем локального внесения в почву одновременно с посадкой клубней картофеля (патент РФ №2646630, кл. C05F 3/00, C05F 11/02, 2017, пример практического применения нового биоудобрения, прототип). Биоудобрение получают в результате ферментации в течение 5 суток смеси куриного помета и торфа при соотношении компонентов 50×50 с предварительным ощелачиванием ее 0,5%-ным водным раствором едкого калия в количестве 1,5 л на 1 кг смеси и последующим введением в смесь одновременно пшеничных отрубей в количестве 3 мас. %, лимонной кислоты в количестве 0,1 мас. % и магния уксуснокислого в количестве 0,1 мас. % смеси, действующим началом которого являются сообщество микроорганизмов, в том числе аммонифицирующие в количестве 2,0×108…2,8×108 КОЕ/мл, амилолитические в количестве 1×108…2×108 КОЕ/мл, а также элементы питания для растений, в том числе общего азота 2,57…2,83%, фосфора в виде P2O5 - 2,40…2,70% и K2O - 1,38…1,52% и является органическим удобрением, при использовании которого отмечена высокая урожайность картофеля.
Удобряя почву лишь органическими удобрениями, можно обеспечить почве дефицит минеральных элементов. Поэтому эти два вида удобрений должны дополнять друг друга. При создании оптимального удобрения необходимо четко следовать пропорциям элементов питания растений картофеля (Статья [Электронный ресурс] // Удобрения для картофеля при посадке. URL: https://svoimirykami.ru/ychastok/udobreniya/udobrenie-dlya-kartofelya-pri-posadke.html (дата обращения 25.02.2019)).
Задача, решаемая данным изобретением, заключается в повышение урожайности и качества продукции картофеля путем совместного применения органических и минеральных удобрений в технологии его возделывания.
Технический результат от решения поставленной задачи заключается в расширении вариантов совместного применения органических и минеральных удобрений, применяемых в технологии выращивания картофеля, обеспечивающих повышение его урожайности и качества продукции, а также устойчивости растений к вредителям и заболеваемости. Повышение урожайности и получение качественной продукции картофеля обеспечит население ценнейшим продуктом питания, а спиртовую, текстильную промышленность, колбасное и кондитерское производство - сырьем.
Поставленная задача решена тем, что в способе повышения урожайности картофеля, включающем внесение в почву локально одновременно с посадкой клубней картофеля биоудобрения, полученного в результате ферментации в течение 5 суток смеси куриного помета и торфа при соотношении компонентов 50×50 с предварительным ощелачиванием ее 0,5%-ным водным раствором едкого калия в количестве 1,5 л на 1 кг смеси и последующим введением в смесь одновременно пшеничных отрубей в количестве 3 мас. %, лимонной кислоты в количестве 0,1 мас. % и магния уксуснокислого в количестве 0,1 мас. % смеси, действующим началом которого являются сообщество микроорганизмов, в том числе аммонифицирующие в количестве 2,0×108…2,8×108 КОЕ/мл, амилолитические в количестве 1×108…2×108 КОЕ/мл, а также элементы питания для растений, в том числе общего азота 2,57…2,83%, P2O5 - 2,40…2,70% и K2O - 1,38…1,52%, и является органическим удобрением, при использовании которого отмечена высокая урожайность картофеля, одновременно с биоудобрением в почву вносят минеральные удобрения NPK. Норма внесения биоудобрения составляет 3 тонны на 1 га посадок картофеля. Норма внесения минеральных удобрений NPK на 1 га посадок картофеля эквивалентна содержанию NPK в 3-х тоннах биоудобрения. В качестве минеральных удобрений используют аммиачную селитру, двойной суперфосфат и хлорид калия.
В ходе разработки нового способа повышения урожайности картофеля были проведены исследования по выбору доз совместного применения биоудобрения (RU, №2646630) и минеральных удобрений, в качестве которых используют аммиачную селитру, двойной суперфосфат и хлорид калия.
Придерживаясь рекомендованных доз внесения компоста многоцелевого назначения (КМН) под картофель (Технические условия ТУ 9841-003-00668732-2011. Компост многоцелевого назначения (КМН)), внесение, в нашем случае, органических удобрений составляет 6 т/га. Следуя пропорциям элементов питания растений картофеля, были исследованы следующие варианты совместного применения органических и минеральных удобрений, применяемых в технологии выращивания картофеля:
1. Биоудобрение, норма внесения которого составляет 1 т/га + минеральные удобрения с N, Р, К, содержание которых в минеральных удобрениях эквивалентно содержанию NPК в 5 т биоудобрения;
2. Биоудобрение, норма внесения которого составляет 2 т/га + минеральные удобрения с N, Р, К, содержание которых в минеральных удобрениях эквивалентно содержанию NPК в 4 т биоудобрения;
3. Биоудобрение, норма внесения которого составляет 3 т/га + минеральные удобрения с N, Р, К, содержание которых в минеральных удобрениях эквивалентно содержанию NPК в 3 т биоудобрения;
4. Биоудобрение, норма внесения которого составляет 4 т/га + минеральные удобрения с N, Р, К, содержание которых в минеральных удобрениях эквивалентно содержанию NPК в 2 т биоудобрения;
5. Биоудобрение, норма внесения которого составляет 5 т/га + минеральные удобрения с N, Р, К, содержание которых в минеральных удобрениях эквивалентно содержанию NPК в 1 т биоудобрения.
Результаты исследований приведены в табл. 1 и табл. 2., которые показывают, что:
1. В вариантах с совместным применением биоудобрения с минеральными удобрениями относительно варианта без использования удобрений урожайность была выше почти на 39%, а такой показатель качества как крахмалонакопление - на 18%.
2. Совместное внесение биоудобрения с минеральными удобрениями относительно варианта без использования удобрений способствовало устойчивости растений к вредителям и заболеваемости: наименьшему поражению кустов колорадским жуком (на 79%) и более позднему и меньшему (на 42%) проявлению фитофтороза, что, в свою очередь, способствовало повышению урожайности и качества клубней картофеля.
3. Наиболее эффективна доза совместного применения биоудобрения 3 т/га + минеральные удобрения NPK в дозе, эквивалентной дозе NPK в 3 тоннах биоудобрения, вносимых на 1 га посадок картофеля (табл. 1 и табл. 2).
Остальные варианты совместного применения биоудобрения с минеральными удобрениями также оказались положительными, но именно совместное внесение биоудобрения в дозе 3 т/га и минеральных удобрений в дозе, эквивалентной дозе NPK в биоудобрении 3 т/га, была отмечена самая высокая урожайность (28,08 и 29,24 т/га в 2017 и 2018 годах соответственно), достаточно высокое содержание крахмала (15,99 и 12,63%), а также более высокая фитофтороустойчивость и поражение колорадским жуком.
Изобретение иллюстрируется чертежами и поясняется таблицами. На фиг. 1 и фиг. 2 показано количество пораженных растений колорадским жуком в 2017 и 2018 годах соответственно (варианты совместного применения биоудобрения с минеральными удобрениями: 1 - без использования удобрений; 2 - КМН (3 т/га) + NPК (эквивалентно содержанию в 3 т/га КМН); 3 - биоудобрение (1 т/га) + NPК (эквивалентно содержанию в 5 т/га биоудобрения); 4 - биоудобрение (2 т/га) + NPК (эквивалентно содержанию в 4 т/га биоудобрения); 5 - биоудобрение (3 т/га) + NPК (эквивалентно содержанию в 3 т/га биоудобрения); 6 - биоудобрение (4 т/га) + NPК (эквивалентно содержанию в 2 т/га биоудобрения); 7 - биоудобрение (5 т/га) + NPК (эквивалентно содержанию в 1 т/га биоудобрения); 8 - биоудобрение (6 т/га); 9 - КМН (6 т/га); 10 - NPК (эквивалентно содержанию 6 т/га биоудобрения)); на фиг. 3 и фиг. 4 - количество пораженных растений фитофторой в 2017 и 2018 годах соответственно (варианты совместного применения биоудобрения с минеральными удобрениями: 1 - без использования удобрений; 2 - КМН (3 т/га) + NPК (эквивалентно содержанию в 3 т/га КМН); 3 - биоудобрение (1 т/га) + NPК (эквивалентно содержанию в 5 т/га биоудобрения); 4 - биоудобрение (2 т/га) + NPК (эквивалентно содержанию в 4 т/га биоудобрения); 5 - биоудобрение (3 т/га) + NPК (эквивалентно содержанию в 3 т/га биоудобрения); 6 - биоудобрение (4 т/га) + NPК (эквивалентно содержанию в 2 т/га биоудобрения); 7 - биоудобрение (5 т/га) + NPК (эквивалентно содержанию в 1 т/га биоудобрения); 8 - биоудобрение (6 т/га); 9 - КМН (6 т/га); 10 - NPК (эквивалентно содержанию в 6 т/га биоудобрения)); в таблице 1 и таблице 2 приведены урожайность и качество картофеля сорта «Скарб», количество пораженных растений картофеля фитофторой и колорадским жуком в 2017 и 2018 годах соответственно; в таблице 3 приведены данные расчета доз минеральных удобрений, эквивалентных содержанию NPK в органических удобрениях.
Заявленный способ повышения урожайности картофеля включает следующие операции:
- определение содержания NPK в 1 тонне биоудобрения;
- определение содержания NPK в 3-х тоннах биоудобрения;
- определение содержания N, Р, K в минеральных удобрениях: аммиачной селитре, двойном суперфосфате и хлориде калия соответственно;
- количественное определение минеральных удобрений: аммиачной селитры, двойного суперфосфата и хлорида калия, содержащих N, Р, K, соответствующих содержанию N, Р, K в 3 тоннах биоудобрения;
- внесение одновременно минерального и биоудобрения в борозды локально при посадке клубней картофеля в соответствующих дозах.
Пример конкретного выполнения.
Деляночные опыты проводили в 2017 и 2018 году в Тверской области на опытном полигоне ВНИИМЗ мелиоративного объекта «Губино» на дерново-среднеподзолистой почве, легко- и среднесуглинистой по гранулометрическому составу с содержанием гумуса 2,1-2,7% (по Тюрину, Гост 26213-91), подвижных форм фосфора (Р2О5) - 244-333 мг/кг и подвижных соединений калия (К2O) 70-200 мг/кг (по Кирсанову, Гост Р54650-2011), рН солевой вытяжки 5,0-5,7.
2017 и 2018 отличались погодно-климатическими условиями. Вегетационный период (май - сентябрь) 2017 года характеризовался большим количеством осадков (в среднем 77,4 мм), особенно много осадков выпало вначале вегетации (за июнь этот показатель равен 125 мм), температурный режим за этот период соответствовал в среднем 14,08°С. 2018 год был наиболее благоприятным для возделывания сельскохозяйственных культур, в частности картофеля: количество осадков составило за такой же вегетационный период 67,4 мм, а температурный режим - 16,28°С. Особенно теплыми и менее дождливыми оказались летние месяцы (по сравнению с этим же периодом 2017 года) - на 1,56°С и почти на 17 мм соответственно.
Для исследования выбран адаптированный к почвенно-климатическим условиям конкретного региона сорт картофеля со светлой мякотью «Скарб». Технология возделывания картофеля - общепринятая для культуры. Размещение делянок в опытах рендомизированное, с выделением защитных полос. Учетная площадь делянок - 7 м2, повторность опыта трехкратная.
Контрольными были вариант без использования удобрений и вариант с компостом многоцелевого назначения (КМН) в дозе 3 т/га + минеральное удобрение в дозе, эквивалентной содержанию NPK в 3 тоннах КМН.
Дозы внесения органических и минеральных удобрений были различны, но суммарная доза внесения органических и минеральных удобрений во всех вариантах опыта была 6 т/га. В опыте также использовались дозы только органических (КМН, биоудобрение) или минеральных удобрений NPK в максимальной дозе 6 т/га.
Российская промышленность выпускает большое количество минеральных удобрений, включающих как моноудобрения, так и комплексные. Например, известны такие производители удобрений как ООО «Фаско+», ОАО «ПТ» Фосфарит, ООО «ГПК «Нов - агро», АО «Фосагро - Череповец». В удобрениях этих производителей содержание азота составляет 34-48%, фосфора - 26-50%, калия - 50-57%.
В качестве минеральных удобрений использовали удобрение на основе аммиачной селитры (содержит 34,4% азота) и калий хлористый (содержит 60% калия) производства ООО «Фаско+» (РФ, Солнечногорский район, д. Снаново. д. 127), а также суперфосфат гранулированный (содержит 46% фосфора) производства ОАО «ПГ» Фосфорит» (Ленинградская обл., Кингисепский район).
Биоудобрение, использованное в примере конкретного выполнения, получено в результате ферментации в течение 5 суток смеси куриного помета и торфа при соотношении компонентов 50×50 с предварительным ощелачиванием ее 0,5%-ным водным раствором едкого калия в количестве 1,5 л на 1 кг смеси и последующим введением в смесь одновременно пшеничных отрубей в количестве 3 мас. %, лимонной кислоты в количестве 0,1 мас. % и магния уксуснокислого в количестве 0,1 мас. % смеси, является органическим удобрением, представляющим собой сыпучую массу темно-коричневого цвета с кислотностью 8,7, в том числе общего азота - 2,70%, фосфора в виде P2O5 - 2,52% и калия в виде K2O - 1,44%.
Питательная ценность данного биоудобрения обеспечивается благоприятным уровнем кислотности (8,7), высоким содержанием общего N (2,70%,), K2O (1,52%) и P2O5 (2,70%), повышенным содержанием физиологически активных веществ, в частности, магния, что обусловлено введением в процессе получения биоудобрения стимулятора в виде лимонной кислоты и магния уксуснокислого. Высокий уровень биогенности биоудобрения обеспечен за счет достаточно высокого содержания агрономически полезной азоттрансформирующей микрофлоры, в том числе аммонифицирующих и амилолитических микроорганизмов в количестве 2,3×108 КОЕ/мл и 1,2×108 КОЕ/мл соответственно. Высокая ферментативная активность в биоудобрении свидетельствует о высоком уровне трансформационных изменений, что делает его более доступным для растений и микрофлоры.
Биоудобрение, являясь органическим удобрением, не оказывает негативного воздействия на здоровье людей и не наносит вреда окружающей среде, а поскольку в составе содержит куриный помет, то производство биоудобрения дополнительно решает такую экологическую проблему как складирование и утилизация куриного помета.
Компост многоцелевого назначения (КМН) получают во ВНИ-ИМЗ аэробной твердофазной ферментацией по запатентованной технологии (RU, №2141464). Ценность и преимущество КМН как удобрения заключается в нескольких факторах: высокой питательности, физиологичности, экологичности и биогенности, но основополагающим является высокий уровень биогенности, определяемый повышенным содержанием микрофлоры и ее функциональной активностью. Содержание NPK в КМН (%): 3,7: 2,44: 1,86.
Расчет дозы внесения минеральных удобрений без учета коэффициента использования элементов питания из почвы в опыте производили таким образом, чтобы действующие вещества аммиачной селитры (содержит 34,4% азота), двойного суперфосфата (содержит 46% фосфора) и хлорида калия (содержит 60% калия) были эквивалентны содержанию NPK в 1 тонне органического удобрения (Каюмов М.К. Программирование продуктивности полевых культур / М.К. Каюмов. - М.: Росагропромиздат, 1989. - 386 с.).
Данные расчета доз внесения минеральных удобрений эквивалентно содержанию NPK в органических удобрениях в лучшем варианте опыта представлены в таблице 3.
Посадку клубней картофеля осуществляли вручную в нарезанные гребни. В гребни локально вносили одновременно биоудобрение и минеральные удобрения на делянку площадью 7 м2 в дозах, согласно вариантам опыта. В лучшем варианте опыта на делянку площадью 7 м2 было внесено: биоудобрения - 2,1 кг, аммиачной селитры - 0,081 кг, двойного суперфосфата 0,057 кг и хлорида калия - 0,021 кг. При таком способе внесения удобрений под картофель значительная часть элементов питания их будет усвоена растениями.
Уборку картофеля проводили вручную при полном его созревании. Учет урожайности и фракционный состав картофеля определяли в соответствии с методикой (Майсурян Н.А. Практикум по растениеводству М., Колос, 1970, 295 с.). Клубни картофеля анализировались на различные показатели качества, в том числе на содержание нитратов и крахмала (табл. 1 и табл. 2).
В вариантах опыта с совместным применением удобрений растения оказываются в более выгодном положении, так как в почве устанавливается правильное соотношение питательных элементов и обеспечивается бесперебойное снабжение ими растений в течение всего периода вегетации. Минеральные удобрения, отличаясь высоким процентом питательных веществ в легкодоступной для растений форме, снабжают картофель «пищей» с самого раннего периода его развития, а органическое - во второй половине вегетации, когда произойдет процесс минерализации и элементы питания биоудобрения станут доступными для растений и микроорганизмов. Именно в варианте внесения биоудобрения в дозе 3 т/га + минеральные удобрения в дозе, эквивалентной содержанию NPK в 3 тоннах биоудобрения, этот баланс был оптимальным, что и отразилось на количестве и качестве продукции.
На развитие ботвы и клубней, в первую очередь, влияют условия выращивания, во-вторых, развитие и распространение вредителей и болезней (Анисимов Б.В. Защита картофеля от болезней, вредителей и сорняков / Б.В. Анисимов, Г.Л. Белов, Ю.А. Варицев, С.Н. Еланский, Г.К. Журомский и др. М.: Картофелевод, 2009. - 272 с.). Учеты численности колорадского жука - очень опасного для гумидной зоны вредителя картофеля, сроки заселенности им посевов начинают в период массового появления всходов этой культуры (Колорадский жук и западный майский жук. Студенческая библиотека онлайн. [Электронный ресурс] URL: http://studbooks.net/1249100/agropromyshlennost/koloradskiy_zhuk_i_zapadnyy_mayskiy_zhuk/ (дата обращения 05.07.2018); Мегалов В.А. Выявление вредителей полевых культур / В.А. Мегалов - М.: Колос, 1968 - 176 с.)
Картофель сорта «Скарб» не относится к устойчивым сортам против колорадского жука, однако известно, что чем здоровее растение, тем реже на нем появляется этот вредитель (Картофель, устойчивый к колорадскому жуку [Электронный ресурс] URL: http://garden.hozvo.ru/Kartofel_ustoychivyiykkoloradskomuzhuku-9921 (дата обращения 28.09.2018).
На опытном участке поля в наиболее активную фазу проявления колорадского жука (три осмотра через 7-10 дней) были учтены пораженные растения всех вариантов опыта, выраженные в процентах (фиг. 1, фиг. 2). В 2017 году растения оказались менее поврежденными колорадским жуком: в среднем за три отбора наибольший вред от этого вредителя испытали растения варианта опыта без использования удобрений - №1 (29%), наименьшей атаке насекомого подверглись растения опытных вариантов №5 и №3 (табл. 2). В 2018 году была отмечена аналогичная картина по вариантам, но с большим поражением растений колорадским жуком: в варианте опыта №1 - почти 69%, а в варианте внесения биоудобрения 3 т/га + минеральное удобрение в дозе, эквивалентной содержанию NPK в биоудобрении 3 т/га (вариант №5) и в варианте биоудобрения 1 т/га + минеральное удобрение в дозе, эквивалентной содержанию NPK в биоудобрении 5 т/га (вариант №3) - этот показатель был отмечен минимальным и оказался около 8% (табл. 2).
Известно, что вредоносность колорадского жука снижается при внесении фосфорных удобрений, которые обеспечивают синтетическую направленность обмена веществ в растениях, что затрудняет питание колорадского жука, повышая тем самым устойчивость картофеля. Также фосфор активно участвует в накоплении крахмала в клубнях, поэтому умеренное внесение фосфорных удобрений желательно даже при его достаточном содержании в почве (Карманов С.Н. Урожай и качество картофеля / С.Н. Карманов, В.П. Кирюхин, А.В. Коршунов // М.: Россельхозиздат, 1988. - 167 с.; Слобожанина, Е.А. Биологические особенности колорадского жука (Leptinotarsa decemlineata Say.) в условиях Курганской области и обоснование мер борьбы с ним: дис. канд. сельскохоз. наук: 06.01.11 / Слобожанина Елена Анатольевна. - Курган, 2002. - 166 с.).
Внесение в почву фосфорных удобрений, содержащихся в КМН и биоудобрении, а также минеральных удобрений, используемых в опыте, подтверждается умеренно сильной обратной связью между количеством зараженных колорадским жуком кустов картофеля и содержанием фосфора в почве вариантов опыта, которая описывается достоверным уравнением регрессии у = 165,292-5,50169х с коэффициентом корреляции R = -0,54 (в опыте 2018 г., когда было отмечено наибольшее поражение вредителем).
Фитофтороз - болезнь сельскохозяйственных культур, поражающая и лиственную часть, и клубневую. Коварство фитофторы заключается в том, что на зимовку мицелии возбудителя практически всегда устраиваются в клубнях, предназначенных для последующего посева (семенных). Статистика фермеров, специализирующихся на коммерческом выращивании картофеля гласит, что от этого заболевания ежегодно теряется примерно 10-15% урожая. Известны случаи потери урожайности до 40-50% (Вредитель-стой. Защита картофеля от фитофтороза. [Электронный ресурс] URL: http://vreditel-stoi.ru/ogorod/kartofel/kartofetoaya-gnil-fitftoroz.html (дата обращения 01.10.2018); Карманов С.Н. Урожай и качество картофеля / С.Н. Карманов, В.П. Кирюхин, А.В. Коршунов. - М.: Россельхозиздат, 1988, 167 с.).
Первые пораженные фитофторой растения, на листьях которых наблюдались темные пятна, на опытном участке в некоторых вариантах были зафиксированы в фазу начала выбрасывания бутонов. В последующем количество пораженных фитофторой растений увеличивалось, пятна проявлялись и на стеблях некоторых растений картофеля. К середине вегетации на всех вариантах опыта отмечались больные растения, причем их максимальное количество совпадало с вариантами предыдущих осмотров. Однако, в 2017 году отмечено наименьшее поражение растений картофеля фитофторой по сравнению с 2018 годом, когда заражение растений этим заболеванием было максимальным и к концу опыта, когда ботва полностью потемнела и начала отмирать этот показатель оказался выше 90% практически во всех вариантах.
Во всех вариантах при подсчете среднесуммарного поражения растений картофеля фитофторой за вегетационный период, выраженного в процентах (фиг. 3 и фиг. 4), наибольшее поражение отмечено в варианте без использования удобрений (30% в 2017 году и 74% в 2018 году) и наименьшее - в варианте внесения биоудобрения в дозе 3 т/га + минеральные удобрения в дозе, эквивалентной содержанию NPK в биоудобрении 3 т/га (10% в 2017 году и 52% в 2018 году).
Известно, что картофель сорта «Скарб» - высокоурожайный, до 65 т/га (Сорт картофеля «Скарб». Все о картофеле. [Электронный ресурс] URL: http://www.pro-kartofel.info/id/765 (дата обращения 28.09.2018).
В наших опытах при поражении ботвы фитофторозом и колорадским жуком урожайность (табл. 1, табл. 2) в вариантах с применением удобрений была в среднем 26 т/га - это почти на 42% выше, чем в варианте без использования таковых в 2017 году и на 31% - в 2018 году. Относительно варианта без использования удобрений, наибольшая прибавка картофеля была отмечена в вариантах опыта №№5, 7, 4 (в 2017 году) и №№5, 3 и 2 (в 2018 году), причем наибольшая прибавка в оба года проведения опыта была в варианте внесения биоудобрения в дозе 3 т/га + минеральные удобрения в дозе, эквивалентной содержанию NPK в биоудобрении 3 т/га (в 2017 году - на 45%, в 2018 году - на 38%). В этом же варианте опыта при подсчете товарного вида картофеля был обнаружен наибольший вес клубней (22,94 и 26,86 т/га соответственно). На урожайность картофеля повлияло поражение растений колорадским жуком и фитофторой, особенно в 2018 году исследования, что подтверждается результатом множественной линейной регрессии, описывающей связь между урожайностью картофеля и этими независимыми переменными, которое описывается уравнением аппроксимирующей модели: у = 33,8065-0,147236* (поражение колорадским жуком) - 0,0833683* (поражение фитофторой), Rsquared = 91,975%.
Такой показатель качества продукции, как содержание крахмала в клубнях, показывает, что самые высокие показатели крахмала (табл. 1, табл. 2) были отмечены в клубнях вариантов опыта №№5,2 и 6 в 2017 году и 10, 5 и 3 - в 2018 году.
Применение удобрений, кроме положительного влияния на урожай и качество продукции, могут иметь и негативные последствия, например, накапливание нитратов в клубнях картофеля. В наших исследованиях во всех опытных вариантах 2017 и 2018 годов отмечено содержание нитратов в клубнях картофеля ниже ПДК (табл. 1, табл. 2) (Закономерности течения почвенных процессов и реакция растений на новые биоудобрения и биопрепараты в инновационных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур на осушаемых землях и первичная апробация биопрепарата ЖиБиММ при силосовании произрастающих на них многолетних трав / Методические рекомендации, Тверь: Тверской печатник, - 2014. - 39 с.).
Полученные результаты свидетельствуют о том, что:
1. За два разных по климатическим условиям года наблюдалась одинаковая динамика: повышение урожайности и качества клубней картофеля, снижение количества колорадских жуков и снижение количества заболевших фитофторой растений картофеля при более позднем сроке заболеваемости растений.
2. Совместное внесение биоудобрения, полученного в результате ферментации в течение 5 суток смеси куриного помета и торфа при соотношении компонентов 50×50 с предварительным ощелачиванием ее 0,5%-ным водным раствором едкого калия в количестве 1,5 л на 1 кг смеси и последующим введением в смесь одновременно пшеничных отрубей в количестве 3 мас. %, лимонной кислоты в количестве 0,1 мас. % и магния уксуснокислого в количестве 0,1 мас. % смеси, действующим началом которого являются сообщество микроорганизмов, в том числе аммонифицирующие в количестве 2,3×108 КОЕ/мл, амилолитические в количестве 1,2×108 КОЕ/мл, а также элементы питания для растений, в том числе общего азота - 2,70%, фосфора в виде P2O5 - 2,52% и калия в виде K2O - 1,44% и минеральных удобрений NРK локально под картофель оказывает положительное влияние на урожай и качество продукции;.
3. Наиболее эффективной является норма совместного внесения биоудобрения 3 т/га + минеральные удобрения NPK в дозе, эквивалентной содержанию NPK в 3 тоннах биоудобрения;
4. Совместное внесение биоудобрения и минеральных удобрений под картофель оказывает положительное влияние на устойчивость растений к фитофторе и колорадскому жуку;
5. Производство биоудобрения с целью использования его в технологии выращивания, в частности картофеля, способствует решению проблемы складирования и утилизации куриного помета и снижения загрязнения окружающей среды.
Заявленный способ повышения урожайности картофеля является технологичным, что позволяет провести масштабирование процесса и осуществить его в промышленных условиях.
1. Способ повышения урожайности картофеля, включающий внесение в почву локально одновременно с посадкой клубней картофеля биоудобрения, полученного в результате ферментации в течение 5 суток смеси куриного помета и торфа при соотношении компонентов 50×50, с предварительным ощелачиванием ее 0,5%-ным водным раствором едкого калия в количестве 1,5 л на 1 кг смеси и последующим введением в смесь одновременно пшеничных отрубей в количестве 3 мас.%, лимонной кислоты в количестве 0,1 мас.% и магния уксуснокислого в количестве 0,1 мас.% смеси, действующим началом которого являются сообщество микроорганизмов, в том числе аммонифицирующие в количестве 2,0×108…2,8×108 КОЕ/мл, амилолитические в количестве 1×108…2×108 КОЕ/мл, а также элементы питания для растений, в том числе общего азота - 2,57…2,83%, Р2O5 - 2,40…2,70% и K2O - 1,38…1,52%, отличающийся тем, что норма расхода биоудобрения составляет 3 т на 1 га посадок картофеля, при этом одновременно с биоудобрением локально в почву вносят минеральные удобрения NPK в дозе, эквивалентной содержанию NPK в 3-х тоннах биоудобрения.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве минеральных удобрений вносят аммиачную селитру, двойной суперфосфат и хлорид калия.
