Московский экономический журнал 9/2020

Posted by redaktor
image_pdfimage_print

УДК 631.83:631.445.42:633.16

DOI 10.24411/2413-046Х-2020-10660

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ КАЛИЙНЫХ УДОБРЕНИЙ ПРИ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ПОД ЯЧМЕНЬ НА ЧЕРНОЗЕМЕ ВЫЩЕЛОЧЕННОМ (ЛАБОРАТОРНЫЙ И ВЕГЕТАЦИОННЫЙ ОПЫТЫ)

THE INFLUENCE OF POTASSIUM FERTILIZER BASED ON PROCESSED DACITIC TUFA ON THE YIELD OF GREEN MASS OF BARLEY AND THE PROPERTIES OF LEACHED CHERNOZEM

Мязин Николай Георгиевич, доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры агрохимии, почвоведения и агроэкологии ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный университет им. императора Петра I» (394087 Россия, г. Воронеж, ул. Мичурина, д. 1), ORCID: http://orcid.org/ 0000-0001-9201-0182, agrohimi@agronomy.vsau.ru

Брехов Петр Тимофеевич, кандидат биологических наук, доцент кафедры агрохимии, почвоведения и агроэкологии ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный университет им. императора Петра I» (394087 Россия, г. Воронеж, ул. Мичурина, д. 1), ORCID: http://orcid.org/ 0000-0003-2486-8843, brehovp@mail.ru

Кожокина Анна Николаевна, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры агрохимии, почвоведения и агроэкологии ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный университет им. императора Петра I» (394087 Россия, г. Воронеж, ул. Мичурина, д. 1), ORCID: http://orcid.org/ 0000-0001-6977-5507, annakozh27@yandex.ru

Гасанова Елена Сергеевна, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, заведующий кафедрой агрохимии, почвоведения и агроэкологии ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный университет им. императора Петра I» (394087 Россия, г. Воронеж, ул. Мичурина, д. 1), ORCID: http://orcid.org/ 0000-0002-4774-0570, upravlenieopm@mail.ru

Луценко Роман Николаевич, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры агрохимии, почвоведения и агроэкологии ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный университет им. императора Петра I» (394087 Россия, г. Воронеж, ул. Мичурина, д. 1), ORCID: http://orcid.org/ 0000-0003-3712-689X, rlutsenko@list.ru

Подрезов Павел Иванович, старший преподаватель кафедры агрохимии, почвоведения и агроэкологии ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный университет им. императора Петра I» (394087 Россия, г. Воронеж, ул. Мичурина, д. 1), ORCID: http://orcid.org/ 0000-0002-3395-4869, pipodrezov@mail.ru

Myazin Nikolay Georgievich, Doctor of Agricultural Sciences, Professor of the Department of Agrochemistry, Soil Science and Agroecology, Voronezh State Agrarian University named after Emperor Peter I (397480 Russia, Voronezh, Michurina st., 1), ORCID: http://orcid.org/ 0000-0001-9201-0182, agrohimi@agronomy.vsau.ru

Brekhov Petr Timofeevich, Candidate of Biological Sciences, Associate Professor Department of Agrochemistry, Soil Science and Agroecology Voronezh State Agrarian University named after Emperor Peter I (397480 Russia, Voronezh, Michurina st., 1), ORCID: http://orcid.org/ 0000-0003-2486-8843, brehovp@mail.ru

Kozhokina Anna Nikolaevna, Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor Department of Agrochemistry, Soil Science and Agroecology Voronezh State Agrarian University named after Emperor Peter I (397480 Russia, Voronezh, Michurina st., 1), ORCID: http://orcid.org/ 0000-0001-6977-5507, annakozh27@yandex.ru

Gasanova Elena Sergeevna, Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor, Head of the Department of Agrochemistry, Soil Science and Agroecology, Voronezh State Agrarian University named after Emperor Peter I (397480 Russia, Voronezh, Michurina st., 1), ORCID: http://orcid.org/ 0000-0002-4774-0570, upravlenieopm@mail.ru

Lutsenko Roman Nikolaevich, Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor of the Department of Agrochemistry, Soil Science and Agroecology, Voronezh State Agrarian University. Emperor Peter I (397480 Russia, Voronezh, Michurina st., 1), ORCID: http://orcid.org/ 0000-0003-3712-689X, rlutsenko@list.ru

Podrezov Pavel Ivanovich, Lecturer of the Department of Agrochemistry, Soil Science and Agroecology, Voronezh State Agrarian University named after Emperor Peter I (397480 Russia, Voronezh, Michurina st., 1), ORCID: http://orcid.org/ 0000-0002-3395-4869, pipodrezov@mail.ru

Аннотация. В статье описываются результаты изучения изменения свойств чернозема выщелоченного различной степени окультуренности при внесении  калийного удобрения на основе риолит-дацитовых туфов (ОДТ) и хлористого калия, а также изучено их влияние на урожайность зеленой массы ячменя. Исследования проведены в лабораторном и вегетационном опытах. Результаты исследований показали, что при внесении ОДТ в почву с нейтральной реакцией солевой вытяжки, очень высокой обеспеченностью подвижным фосфором и обменным калием актуальная кислотность возрастает с 7,3 до 8,0; необменное поглощение калия почвой увеличивается с 9 до 42% и уменьшается поглощение почвой фосфора с 50 до 42% по сравнению с хлористым калием. Наблюдается увеличение денитрификации почвенного азота до 90% относительно аммонифицированного азота почвы. На черноземе выщелоченном среднекислом со средней обеспеченностью фосфором и повышенной обеспеченностью калием внесение ОДТ улучшает, по сравнению с хлористым калием, все рассматриваемые показатели плодородия. При этом устраняется избыточная кислотность почвы и рНН2О возрастает с 5,3 до 6,9, рНKCl – с 4,6 до 6,1. Накопление минерального азота за счет аммонификации возрастает с 1,7 мг/кг почвы (при использовании хлористого калия) до 11,8 мг/кг, накопление нитратного азота – с 2,9 до 17,5 мг/кг. Потери азота из почвы за счет денитрификации не выражены. Прибавки урожая ячменя от полных минеральных удобрений, включающих ОДТ или хлористый калий, статистически не различаются и составляют около 70% к контролю. Однако, ОДТ в сравнении с хлористым калием значительно (на 20–22%) повышает усвоение азота и фосфора из почвы ячменем в первые фазы его развития. Это создает предпосылку для получения большего, по сравнению с хлористым калием, положительного эффекта в последующие фазы роста культуры.

Summary. The article describes the results of studying the changes in the properties of leached chernozem of various degrees of cultivation when applying potassium fertilizer based on rhyolite-dacite tuffs (PDT) and potassium chloride, and also studied their effect on the yield of green mass of barley. The studies were carried out in laboratory and vegetation experiments. The research results showed that when the PDT is introduced into the soil with a neutral reaction of salt extract, a very high supply of mobile phosphorus and exchangeable potassium, the actual acidity increases from 7.3 to 8.0; non-exchangeable uptake of potassium by the soil increases from 9 to 42% and the uptake of phosphorus by the soil decreases from 50 to 42% in comparison with potassium chloride. An increase in denitrification of soil nitrogen up to 90% relative to ammonified soil nitrogen is observed. On medium-acid leached chernozem with an average phosphorus supply and an increased potassium supply, the introduction of ODT improves, in comparison with potassium chloride, all the considered indicators of fertility. This eliminates excess soil acidity and pHH2O increases from 5.3 to 6.9, pHKCl – from 4.6 to 6.1. Accumulation of mineral nitrogen due to ammonification increases from 1.7 mg / kg of soil (when using potassium chloride) to 11.8 mg / kg, accumulation of nitrate nitrogen – from 2.9 to 17.5 mg / kg. Losses of nitrogen from the soil due to denitrification are not pronounced. Increases in barley yield from complete mineral fertilizers, including PDT or potassium chloride, are not statistically different and amount to about 70% of the control. However, PDT in comparison with potassium chloride significantly (by 20–22%) increases the assimilation of nitrogen and phosphorus from the soil by barley in the first phases of its development. This creates the precondition for obtaining a greater, in comparison with potassium chloride, positive effect in the subsequent phases of culture growth.

Ключевые слова: обработанный дацитовый туф, калий хлористый,  чернозем выщелоченный, плодородие, ячмень, урожайность.

Keywords: processed dacite tuff, potassium chloride, leached chernozem, fertility, barley, yield.

Калий является одним из важнейших элементов-биофилов. Растения потребляют на единицу формируемого урожая значительно большее его количество, чем других элементов минерального питания. Особенно это касается сельскохозяйственных культур, образующих большое количество сахаров, крахмала, жиров и т.п.

Органические соединения, в структуру которых входил бы калий, в растениях неизвестны. Его относят к функциональным элементам. Калий участвует в важнейших физиологических процессах: увеличивает интенсивность фотосинтеза; активизирует деятельность свыше 60 ферментов; повышает скорость усвоения азота, образование белка и снижает содержание нитратов; оптимизирует кислотно-щелочной баланс клеток, а также  выполняет множество других функций. Наличие калия в питании растений является необходимым условием их роста и развития. В этом отношении важную роль играет способность почвы обеспечивать оптимальные условия калийного питания культур. Однако возможности почвы не безграничны. Несмотря на достаточно высокие запасы калия в большинстве почв, а особенно в черноземах, при длительном их использовании без внесения калийных удобрений происходит истощение почвенных запасов калия. Поэтому важную роль в обеспечении растений этим элементом играют удобрения [11, 13].

В настоящее время мировой ассортимент производимых калийных удобрений достаточно узок [3, 7, 9]. Большей частью это хлористый калий, что объясняется высоким содержанием действующего вещества в нем и низкой себестоимостью. В то же время применение этого удобрения невозможно под некоторые сельскохозяйственные культуры и имеет негативные последствия для окружающей среды из-за высокого содержания хлора [2]. Другое распространенное калийное удобрение сернокислый калий, хлора не содержит, однако его себестоимость гораздо выше, чем всех других калийных удобрений. Поэтому весьма актуально изучение эффективности новых видов калийных удобрений, которые не содержат хлора и, в то же время, применение которых будет экономически оправдано [3].

Одним из таких удобрений является комбинированное калийное удобрение на основе риолит-дацитовых туфов Армении не содержащее хлора. Это удобрение приобретает еще большую ценность, так как в его состав помимо калия входит значительное количество кальция, содержится железо и фосфор – элементы, которые незаменимы в питании растений и в большинстве почв содержащиеся в недостаточном количестве [11, 14].

Кроме того, калийное удобрение на основе обработанных риолит-дацитовых туфов имеет рН около 8,5, поэтому его применение будет весьма эффективно на кислых почвах, в которых часто наблюдается недостаток калия. Следует отметить, что самые распространенные калийные удобрения, хотя и химически нейтральны, но обладают физиологической кислотностью, поэтому их внесение сопровождается подкислением почвы.

Еще одним преимуществом данного удобрения является то, что процесс его производства не носит химический характер и поэтому оно может применяться в органическом земледелии.

Одной из основных сельскохозяйственных культур является ячмень. Эта культура нуждается в достаточном обеспечении элементами питания, особенно, в первые 30–35 дней роста и развития. Также ученые отмечают, что ячмень отдает преимущество бесхлорным калийным удобрениям. Доказано, что сульфат калия усваивается ячменем лучше, чем калийная соль или хлористый калий [8].

В связи с этим целью наших исследований являлось провести сравнительное изучение эффективности бесхлорного калийного удобрения на основе обработанного риолит-дацитового туфа (ОДТ) и традиционного калийного удобрения – хлористого калия в условиях вегетационного опыта под ячмень (Hordeum vulgare L.) на черноземе выщелоченном.

Методы проведения исследования.

Исследований проведены в рамках вегетационного и лабораторного опытов на кафедре агрохимии, почвоведения и агроэкологии ФГБОУ ВО Воронежского ГАУ. В качестве объектов исследований использованы:

  • семена ячменя, сорт «Приазовский-9»;
  • в качестве удобрений: химически чистые соли – нитрат аммония (NH4NO3) с содержанием азота 34,4%, хлорид калия (KCl) с содержанием действующего вещества (К2О) 63%, однозамещенный фосфат кальция (Са(Н2РО4)2*Н2О) с содержанием действующего вещества (Р2О5) – 56%, а также ОДТ с содержанием общего калия (К2О) 10%, а водорастворимого калия вместе с доступным обменным – 1%;
  • чернозем выщелоченный среднемощный малогумусный тяжелосуглинистый на покровных суглинках.

Агрохимические свойства почвы, используемой в вегетационном опыте, представлены в таблице 1. Представленные результаты анализа характеризуют данную почву по реакции среды как нейтральную по солевой вытяжке (рНKCl = 6,2) и слабощелочную по водной вытяжке (рНН2О > 7,0), с высоким содержанием нитратного азота и с очень высокой обеспеченностью подвижным фосфором и обменным калием (6 класс). Почву с такими показателями, генетически принадлежащую к подтипу «чернозем выщелоченный», в силу представленных свойств, следует считать черноземом выщелоченным высокоокультуренным.

Для изучения сравнительного действия ОДТ на развитие ячменя использован вегетационный метод с почвенными культурами. Схема опыта включает пять вариантов в четырехкратной повторности (таблица 2).

Варианты 4 и 5, где в качестве калийсодержащего удобрения используется ОДТ, по содержанию действующего вещества эквивалентны варианту 3 с содержанием калия 0,1 г в расчете на 1 кг сухой почвы в вегетационном сосуде. На варианте 4 физическая масса ОДТ рассчитана по содержанию в нем валового калия (10%). На варианте 5 физическая масса ОДТ рассчитана по содержанию легкодоступного калия (1%).

Посев ячменя был проведен 14.02.2020 г. После всходов (19.02.2020 г.) растения ежедневно поливались дистиллированной водой с учетом убыли массы предварительно взвешенных сосудов. Также осуществлялось регулирование температуры воздуха днем (20–25 0С) и ночью (14–17 0С) и перемещение сосудов в пространстве. После обнаружения в опыте растений, пораженных ринхоспориозом (4.03.2020 г.), проведена химическая обработка растений препаратом «Альто» из расчета 0,25 л/га. В марте (15.03.2020 г) растения были подвязаны против полегания.

В конце марта (27.03.2020 г.) проведена уборка и учет урожая зеленой массы растений, определена высота растений в опыте. Отобранные растения использованы в лабораторных опытах для определения содержания в них сухого вещества и влаги, нитратов, азота, фосфора и калия.

После уборки урожая зеленой массы, также были отобраны почвенные образцы из сосудов для определения степени влияния удобрений и растений на свойства почвы. Агрохимический анализ почвенных и растительных образцов проведен в лаборатории кафедры агрохимии, почвоведения и агроэкологии общепринятыми методами  [1, 6]. Результаты наблюдений в опыте обработаны статистическим методом однофакторного дисперсионного анализа с использованием пакета «Анализ данных» Microsoft Excel и программы «Statistica».

Результаты исследований

Лабораторные опыты

Перед обоснованием действия ОДТ на растения было изучено его влияние на свойства почвы. Для этого был проведен лабораторный опыт, в котором внесенные в изучаемую почву удобрения, компостировались с ней в течение семи дней при комнатной температуре (20 0С) и оптимальной влажности (24%). Через семь дней компостирования были отобраны почвенные образцы для агрохимического анализа. Анализ проводили во влажных образцах с последующим пересчетом на сухую навеску почвы.

Наблюдения за азотным режимом (таблица 3) показали, что ОДТ вызывает усиление, как нитрификации, так и, особенно значительно, – денитрификации. В результате потерь азота из почвы при внесении ОДТ, прибавка в ней минерального азота примерно в 10 раз меньше, чем при использовании хлористого калия в качестве удобрения (0,7 и 7,6 мг/кг почвы, соответственно).

Выявленное действие ОДТ на азотный режим нейтральной почвы, на наш взгляд, обусловлено его сильным и очень быстрым подщелачивающим действием на почву. Так, рНН2О при использовании ОДТ возрастает с 7,3 до 8,0 (таблица 4). Подтверждением вышесказанного положения может служит вариант 4, где вместе со стандартными удобрениями в почву добавлен мел в эквивалентной ОДТ дозе. Отмеченный здесь менее резкий рост денитрификации связан с медленным подщелачивающим действием мела по сравнению с ОДТ.

Таким образом, использование ОДТ на нейтральной почве из-за резкого усиления потерь азота из почвы вследствие денитрификации нельзя считать целесообразным.

Определение содержания доступных форм фосфора и калия проводилось по методу Мачигина (вытяжка 1% (NH4)2CO3), таблицы 5 и 6. Наблюдения показали, что поглощение фосфора почвой достигает максимума 50–52% при нейтральной реакции почвы (вариант 2 и 5). Несколько меньше (42%) подвижный фосфор поглощается почвой при внесении ОДТ и значительном ее подщелачивании, когда рНН2О увеличивается до 8,0, а рНKCl – до 7,0.

Что касается калия, то минимальное его поглощение почвой из удобрений (9%) отмечается при наименьшей щелочности (вариант 2) и увеличивается до 27–42% при подщелачивании почвы за счет поступления в нее СаО с ОДТ (вариант 3) и добавлении эквивалентного количества СаСО3 (вариант 4) с максимумом (50%) в первом случае.

Таким образом, можно сказать, что на черноземе выщелоченном с реакцией среды, близкой к щелочной, использование ОДТ вместо хлористого калия в среднем несколько улучшает обеспеченность почвы фосфором (примерно на 8 процентных пункта), но существенно ухудшает обеспеченность калием. При этом усиливается переход доступного калия удобрений в необменное малодоступное растениям состояние.

Учитывая, наличие в ОДТ извести, в другом лабораторном опыте было проведено изучение действия ОДТ на кислую почву. Используемая в данном случае почва характеризуется показателями, представленными в таблице 7. Почва оценивается как среднекислая с низкой обеспеченностью минеральным азотом, со средней обеспеченностью подвижным фосфором (3 класс) и повышенной обменным калием (4 класс, по Чирикову).

Полученные результаты свидетельствуют о значительных темпах накопления минерального азота в почве за период компостировнаия (таблица 8). Так, собственно почва (вариант 1 без удобрений) благодаря аммонификации азотсодержащих органических веществ увеличила содержание в ней минерального азота на 7,9 мг/кг. Внесенные удобрения дополнительно активизировали аммонификацию на 1,7 мг/кг (с 7,9 до 9,6 мг/кг), вариант 2.

Использование на кислой почве ОДТ в качестве калийного удобрения вместо хлористого калия очень резко и положительно повлияло на азотный режим почвы. Так, прибавка минерального азота в почве на варианте с использованием хлористого калия составила 1,7 мг/кг, а с использованием ОДТ – 11,8 мг/кг почвы. Благодаря такому резкому усилению интенсивности аммонификации общее количество накопленного минерального азота в почве при использовании ОДТ практически удвоилось (с 9,6 до 19,7 мг/кг). При этом еще сильнее увеличивалась интенсивность нитрификации – на 14,6 мг/кг (с 12,3 до 26,9 мг/кг).

Причину резкого улучшения азотного режима кислой почвы при использовании ОДТ вместо хлористого калия, мы видим в улучшении от этого приема реакции почвы, вследствие нейтрализации избыточной кислотности содержащейся в ОДТ известью. О таком влиянии известкования свидетельствуют многочисленные литературные данные [4, 5]. Несколько меньшие, но почти такие же результаты, отмечены и на варианте 4 нашего опыта, где к стандартным удобрениям добавлен СаСО3 в эквивалентном ОДТ количестве.

Что касается влияния ОДТ на денитрификацию, то оно на кислой почве, в отличие от нейтральной, не выражено. Об этом свидетельствует значительно опережающее накопление нитратов в почве по сравнению с образованным аммонием (26,9 и 19,7 мг/кг, соответственно).

Прежде чем рассмотреть влияние ОДТ на поведение фосфора и калия в случае кислой почвы, следует отметить, что численно содержание фосфора и калия в почве в данном случае должно существенно отличаться от результатов для щелочной почвы. Это обусловлено тем, что в этих случаях требуется использовать резко различающиеся между собой экстрагенты. При анализе щелочной почвы применяют 1% раствор углекислого аммония (рН 9,0), а при анализе кислой почвы – 0,5 н раствор уксусной кислоты. Они обладают разной экстрагирующей способностью.

В лабораторном опыте с кислой почвой получено, что внесенные в нее фосфорные удобрения поглощаются примерно одинаково на 40–45%, как при использовании ОДТ, так и при использовании KCl (таблица 9). Практически одинаково происходит и необменное поглощение калия из почвы – 39 и 38%, соответственно.

Таким образом, на основе проведенных лабораторных исследований, можно ожидать, что применение ОДТ на нейтральной почве будет малоэффективным, поэтому не целесообразно, а на кислых почвах, наоборот, ОДТ  имеет высокий положительный агрохимический эффект.

Вегетационный опыт

Результаты исследований в вегетационном опыте с ячменем показали, что внесенные удобрения изменили агрохимические свойства почвы (таблица 10). Эти изменения зависели от вида, формы и дозы удобрений. Так, стандартные удобрения (варианты 2 и 3) несколько подкисляли почву. Более заметно это проявлялось на величине рН водной вытяжки. Она изменилась на 0,3 единицы. Обменная кислотность повышалась слабее – на 0,1 ед. рНKCl.

Использование ОДТ (вариант 5) резко повысило значение рН водной (с 7,1 до 8,0) и солевой вытяжки (с 6,0 до 7,0). При внесении ОДТ в дозе в 10 раз меньшей (вариант 4) подщелачивание почвы небольшое (на 0,1 ед. рН). ОДТ увеличивают сумму обменного кальция и магния – на 1,1 мг-экв./100 г почвы (вариант 5). Соответственно, при меньшей дозе ОДТ, увеличение содержания кальция и магния в почве меньше, но все же довольно высокое – на 0,8 мг-экв./100 г почвы.

Внесенные удобрения резко (примерно в 7 раз) увеличили содержание минерального азота в почве (с 9,9 до 66–77 мг/кг). При этом почти весь минеральный азот был представлен нитратной формой. Содержание аммонийной формы азота в почве уменьшилось в 30–35 раз. Это, как уже указывалось ранее, обусловлено необменным поглощением аммония почвой, а также его нитрификацией.

Важно отметить, что к уборке суммарное количество обнаруженного в почве минерального азота на варианте с ОДТ было меньше, чем на варианте с хлористым калием (примерно на 5%). Это может быть обусловлено как большим выносом азота с урожаем, так и возможной денитрификацией. При меньшей дозе ОДТ (вариант 4), когда реакция почвы почти не изменилась, накопилось примерно на 10% больше минерального азота, чем на варианте 5 (73,0 и 66,2 мг/кг, соответственно).

Влияние ОДТ на содержание подвижного фосфора в почве к концу вегетационного опыта было незначительным. Можно говорить лишь о тенденции к улучшению фосфорного режима, и к несколько меньшему поглощению фосфора в почве при использовании ОДТ по сравнению с хлористым калием (165 и 170 мг/кг).

Что касается содержания обменного калия в почве, то к концу опыта оно изменялось по вариантам значительно сильнее. Так на варианте 2 (фон) калия было на 9 мг/кг меньше, чем на контроле. Это объясняется большим урожаем и большим выносом калия с ним. На вариантах с внесением калийных удобрений (варианты 3–5) прибавка его содержания к фону составляла 56–68 мг/кг. При этом наибольшее содержание калия отмечалось на варианте 3 (с хлористым калием) – 317 мг/кг, тогда как на варианте 5 (с ОДТ) оно составляло 305 мг/кг, то есть на 12 мг/кг меньше. Это, вероятно, обусловлено несколько большим необменным поглощением калия почвой из ОДТ. Уменьшение дозы ОДТ в 10 раз (вариант 4) сопровождалось менее выраженным снижением содержания калия в почве (с 305 до 274 мг/кг).

Учет урожая зеленой массы ячменя в вегетационном опыте (таблица 11) показал, что она по вариантам опыта изменялась от 14,3 до 24,3 г на сосуд с минимумом на контроле (без удобрений). От всех вносимых удобрений прибавка урожая была достоверна и составлялат 44–70% в зависимости от варианта.

Максимальная прибавка отмечалась от полного стандартного удобрения – 69,6%, а также от удобрений с использованием ОДТ вместо хлористого калия – 67,2%. Однако различия по весу зеленой массы между этими вариантами (варианты 3 и 5) нельзя считать значимыми, так как они находятся в пределах ошибки опыта, то есть значительно меньше НСР0,95 (1,88 г/сосуд).

Высота растений ячменя, в отличие от их массы, по вариантам опыта с удобрениями изменялась слабо (42,8–43,7 см), таблица 12.

Отсюда следует, что если растения имеют одинаковую высоту, то на вариантах с наибольшей урожайностью зеленой массы (варианты 3 и 5) растения формируют более толстый стебель и более широкие листья. Кроме того, на данных вариантах раньше наступает фаза кущения (таблица 13). К моменту учета урожая зеленой массы средняя кустистость на вариантах 3 и 5 стала больше единицы (1,15 и 1,13, соответственно).

Агрохимический анализ зеленой массы ячменя в фазу начала кущения показал, что содержание нитратного азота в растениях в это время очень высокое и составляет 0,86–2,12 г/кг сырой массы (таблица 14). Это может быть следствием высокого содержания азота в почве или низкой активности нитратредуктазы. Как известно, на активность нитратредуктазы в растениях влияет степень их освещенности. Так, например, в растениях, выращиваемых в условиях защищённого грунта, содержание нитратов всегда значительно выше, чем в полевых условиях при естественном освещении [12].

Из всех вариантов с удобрениями вариант 4 с невысокой дозой ОДТ обеспечил наибольшее содержание нитратного азота – 2,12 г/кг. Это находится в полном соответствии с наибольшим его содержанием в почве этого варианта. Важно также отметить, что в этом случае физиологические процессы в растениях идут активнее и более согласовано, чем на варианте 2 (без калия), где тот же уровень обеспеченности почвы азотом не приводит к пропорциональному накоплению белкового азота. Так, валовое содержание азота в растениях на варианте 2 – 4,03%, тогда как на вариантах 4 и 5 (где вносят ОДТ) оно значительно выше (4,74 и 4,99%, соответственно), таблица 15.

Более того, значительно большее и более продуктивное усвоение азота из почвы растениями под влиянием ОДТ отмечается и по отношению к варианту 3, где использовался хлористый калий. Так, на варианте 3 усвоенное количество азота 4,1%, а на вариантах 4 и 5, как указывалось – 4,74 и 4,99%. Таким образом, ОДТ повышает усвоение азота из почвы примерно на 22%.

Наблюдается аналогичное действие ОДТ и на усвоение фосфора растениями – оно также повышается примерно на 20% (с 1,01 до 1,21%). Обнаруженный положительный эффект от ОДТ, вероятно, обусловлен отсутствием в нем вредного для многих растений хлора, тогда как в составе хлористого калия он поступает в почву в большом количестве.

Влияния ОДТ по сравнению с хлористым калием на усвоение растениями калия не обнаружено.

Что касается общей характеристики условий питания растений в вегетационном опыте с высоокультуренной почвой и с очень высокой ее обеспеченностью фосфором и калием, то, как показывают данные листовой диагностики, фосфорные и калийные удобрения в этом случае действуют слабее, чем на бедной почве, поскольку соотношение между азотом с одной стороны и фосфором и калием с другой, ухудшается, удаляясь от оптимума. Это отражается в составе растений, где содержание фосфора и калия в среднем в 1,5 раза выше оптимума, а азота, наоборот, на 6 – 26 % меньше оптимума [10]. Резкий избыток калия при недостатке азота, как известно, может снижать эффективность удобрений, причем в первую очередь – калийных.

Выводы

  1. По сравнению со стандартным калийным удобрением (хлористым калием) внесение ОДТ в дозе 0,1 г/кг в высокоокультуренный чернозем выщелоченный с нейтральной реакцией солевой вытяжки и с очень высокой обеспеченностью подвижным фосфором и обменным калием изменяет реакцию почвы с возрастанием рНН2О с 7,3 до 8,0; повышает необменное поглощение калия почвой с 9 до 42% и уменьшает поглощение почвой фосфора с 50 до 42%. В оптимальных условиях температуры и увлажнения почвы увеличивает денитрификацию почвенного азота до 90% относительно аммонифицированного азота почвы.

  2. На черноземе выщелоченном среднекислом (рНKCl = 4,7) со средней обеспеченностью фосфором (76 мг/кг) и повышенной обеспеченностью калием (105 мг/кг) внесение ОДТ в дозе 0,1 г/кг улучшает, по сравнению с хлористым калием, все рассматриваемые показатели плодородия. ОДТ здесь практически не увеличивает поглощение почвой фосфора и калия из внесённых удобрений, но резко улучшает азотный режим почвы. Потери азота из почвы за счет денитрификации не выражены.

  3. Действие ОДТ на урожайность зеленой массы ячменя в начальный период его роста в вегетационном опыте с нейтральной и очень высокообеспеченной калием почвой не уступает действию стандартного удобрения (хлористого калия). Прибавки урожая от полных минеральных удобрений, включающих ОДТ или хлористый калий, статистически не различаются и составляют около 70% к контролю. Однако ОДТ в сравнении с хлористым калием значительно (на 20–22%) повышает усвоение азота и фосфора из почвы ячменем в первые фазы его развития. Это создает предпосылку для получения большего, по сравнению с хлористым калием, положительного эффекта в последующие фазы роста культуры.
  4. В заключение можно сказать, что действие ОДТ на плодородие почвы сильно различается в зависимости от ее свойств. На нейтральных почвах положительное действие ОДТ ослабевает, а по отдельным показателям нивелируется. На кислой почве, наоборот, ОДТ положительно действует по всем показателям и особенно сильно (в разы) улучшает азотный режим почвы.

Стоит отметить, что выявленные в вегетационном опыте закономерности, могут использоваться в производственных условиях только после их проверки в полевых опытах. Учитывая совокупность особенностей ОДТ и проведенные исследования, можно ожидать, что в производственных условиях наибольшую пользу ОДТ принесут на кислых почвах под культуры, чувствительные к хлору.

Литература

  1. Алексеева Д.М. Агрохимические методы исследования почв. М.: Наука, 1975. – 420 с. 2
  2. Башков А.С. Калийные удобрения и экология // Вестник Ижевской государственной сельскохозяйственной академии. 2005. № 3. С. 15–16.
  3. Волкова А.В. Рынок минеральных удобрений. – М.: Высшая школа экономики, 2019. – 52 с. 4
  4. Корчагин В.И., Кошелев Ю.А., Мязин Н.Г. Мониторинг агрохимических показателей плодородия почв и урожайность основных сельскохозяйственных культур Воронежской области // Плодородие. 2016. № 3 (90). С. 10–13. 5
  5. Минеев В.Г. Агрохимия. – М.: ВНИИА, 2017. – 853 с. 9
  6. Минеев В.Г. Практикум по агрохимии. – М.: МГУ, 2001. – 689 с. 10
  7. Назирова Р.М., Таджиев С.М., Мирсалимова С.Р., Маруфжанов А. Фосфорно-калийные удобрения на основе камерного суперфосфата // Современные научные исследования и разработки. 2018. № 12 (29). С. 614–617.
  8. Прокошев В.В., Дерюгин И.П. Калий и калийные удобрения. Практическое руководство. – М.: Ледум, 2000. – 185 с.
  9. Ротанова В.А., Власова А.А., Торопова А.И., Макарова К.С., Кокарева М.Е. Калийные удобрения: особенности применения // Современные научные исследования и инновации. 2019. № 7(99). С. 10–13.
  10. Церлинг В.В. Диагностика питания сельскохозяйственных культур: справочник. – М.: Агропромиздат, 1990. – 235 с. 13
  11. Ягодин Б.А. Агрохимия. – М.: Росагропромиздат, 1993. – 639 с. 1
  12. Chua, L.Y.P., King, P.J.H., Ong, K.H., Sarbini, S.R. & Yiu, P.H. (2015). Influence of light intensity and temperature on antioxidant activity in Premna serratifolia. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, vol. 15, no 3, pp. 605–614.
  13. Raza, M.A.S., Saleem, M.F., Shah, G.M., Khan, I.H. & Raza, A. (2014). Exogenous application of glycinebetaine and potassium for improving water relations and grain yield of wheat under drought. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, vol. 14, no 2, pp. 348–364.
  14. Rengel, Z. (2015). Availability of Mn, Zn and Fe in the rhizosphere. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, vol. 15, no 2, pp. 397–409.

References

  1. Alekseeva, D.M. (1975) Agrokhimicheskie metody issledovaniya pochv [Agrochemical methods of soil research]. M.: Nauka, 420 p.
  2. Bashkov, A.S. (2005) Kaliinye udobreniya i ehkologiya [Potash fertilizers and ecology]. Vestnik Izhevskoi gosudarstvennoi sel’skokhozyaistvennoi akademii, no 3, pp. 15–16.
  3. Volkova, A.V. (2019) Rynok mineral’nykh udobrenii [Mineral fertilizers market]. M.: Vysshaya shkola ehkonomiki, 52 p.
  4. Korchagin, V.I., Koshelev, Yu.A. & Myazin, N.G. (2016) Monitoring agrokhimicheskikh pokazatelei plodorodiya pochv i urozhainost’ osnovnykh sel’skokhozyaistvennykh kul’tur Voronezhskoi oblasti [Monitoring of agrochemical indicators of soil fertility and productivity of the main agricultural crops of the Voronezh region]. Plodorodie, no 3 (90), pp. 10–13.
  5. Mineev, V.G. (2017) Agrokhimiya [Agrochemistry]. M.: VNIIA, 853 p.
  6. Mineev, V.G. (2001) Praktikum po agrokhimii [Workshop on agrochemistry]. M.: MGU, 689 p.
  7. Nazirova, R.M., Tadzhiev, S.M., Mirsalimova, S.R. & Marufzhanov, A. (2018) Fosforno-kaliinye udobreniya na osnove kamernogo superfosfata [Phosphate-potassium fertilizers based on chamber superphosphate]. Sovremennye nauchnye issledovaniya i razrabotki, no 12 (29), pp. 614–617.
  8. Prokoshev, V.V. & Deryugin, I.P. (2000) Kalii i kaliinye udobreniya. Prakticheskoe rukovodstvo [Potassium and potash fertilizers. A practical guide]. M.: Ledum, 185 p.
  9. Rotanova, V.A., Vlasova, A.A., Toropova, A.I., Makarova, K.S. & Kokareva, M.E. (2019) Kaliinye udobreniya: osobennosti primeneniya [Potash fertilizers: application features]. Sovremennye nauchnye issledovaniya i innovatsii, no 7(99), pp. 10–13.
  10. Tserling, V.V. (1990) Diagnostika pitaniya sel’skokhozyaistvennykh kul’tur: spravochnik [Crop nutrition diagnostics: a handbook]. M.: Agropromizdat, 235 p.
  11. Yagodin, B.A. (1993) Agrokhimiya [Agrochemistry]. M.: Rosagropromizdat, 639 p.
  12. Chua, L.Y.P., King, P.J.H., Ong, K.H., Sarbini, S.R. & Yiu, P.H. (2015). Influence of light intensity and temperature on antioxidant activity in Premna serratifolia. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, vol. 15, no 3, pp. 605–614.
  13. Raza, M.A.S., Saleem, M.F., Shah, G.M., Khan, I.H. & Raza, A. (2014). Exogenous application of glycinebetaine and potassium for improving water relations and grain yield of wheat under drought. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, vol. 14, no 2, pp. 348–364.
  14. Rengel, Z. (2015). Availability of Mn, Zn and Fe in the rhizosphere. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, vol. 15, no 2, pp. 397–409.