Влияние фосфогипса на продуктивность лука при выращивании в условиях степной зоны Самарского Заволжья

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Цель исследований – разработка приемов повышения продуктивности лука и минимализации содержания тяжелых металлов в продукции за счет внесения фосфогипса на черноземных почвах южной агроклиматической зоны Самарской области. Выявлено, что лук гибрида Коабо F1 в условиях достаточного увлажнения на черноземных почвах формирует достаточно высокую урожайность – 53,0 т/га. За счет внесения ФГ увеличивается содержание серы в почве: при дозе 2 т/га оно возрастает в 1,6 раза и динамично растёт с увеличением дозы ФГ, максимальное повышение (в 5,5 раза) отмечено при внесении 10 т/га – 124,3 мг/кг. При низкой обеспеченности региона подвижной серой и дефиците элемента в почве ФГ можно рассматривать как источник этого элемента. Относительно динамики валового содержания тяжелых металлов установлено, что при внесении ФГ практически не происходит увеличения количества в почве Zn, Ni, Cu, а содержание Cd уменьшается. Количество Pb снижается в 1,7 раза – с 13,0 до 5,0 мг/кг. Валовое содержание всех тяжелых металлов и количество их подвижных форм во всех вариантах не превышает установленных ПДК. Внесение фосфогипса в сочетании с минеральными удобрениями способствует повышению продуктивности лука. Внесение в почву фосфогипса на фоне применения минеральных удобрений обеспечивает прибавку урожая лука гибрида Коаба F1 в пределах 14,0-19,5% (или 26,9-33,9 т/га), наибольший урожай получен в варианте с внесением 8 т/га фосфогипса – 57,5 т/га. Применение фосфогипса способствует увеличению содержание кальция, улучшению структуры почвы, повышению урожайности и качества овощных культур.

Полный текст

Современный уровень продуктивности лука в основных лукосеющих странах достигает 46,4-51,7 т/га. В России средняя урожайность лука составляет 22,6 т/га. Поэтому актуальной задачей современности является повышение урожайности репчатого лука, прежде всего, на высокоплодородных, орошаемых землях, с целевым уровнем продуктивности не менее 100 т/га и соблюдением принципов ресурсосбережения и экологической безопасности производства. Луку, как и большинству овощных культур, требуется регулярный полив, и в современном овощеводстве открытого грунта невозможно обойтись без использования орошения.

При орошении возможно вымывание почвенных коллоидов, растворимых солей кальция и магния в глубокие горизонты почвы, что ведет к разрушению структуры, уплотнению пахотного горизонта и образованию корки на поверхности почвы. Уменьшается общая и некапиллярная пористость, ухудшается аэрация.

В различных отраслях российской экономики образуется порядка пятидесяти видов кальцийсодержащих отходов, значительная доля которых приходится на неорганическое и органическое производство в химической промышленности. Примером может служить продукт побочного производства фосфорной кислоты – фосфогипс (ФГ), способствующий повышению плодородия почв и урожайности сельскохозяйственных культур [1-4, 7, 11].

Цель исследований – разработка приемов повышения продуктивности лука и минимализации содержания тяжелых металлов в продукции за счет внесения фосфогипса на черноземных почвах южной агроклиматической зоны Самарской области.

Задачи исследований – изучение влияния возрастающих доз ФГ (2,0, 4,0, 6,0, 8,0 и 10,0 т/га) на формирование продуктивности лука, агрохимические показатели плодородия почвы, особенности динамики валового содержания цинка (Zn), свинца (Pb), никеля (Ni), меди (Cu) и кадмия (Cd) в пахотном горизонте.

Материал и методы исследований. Фосфогипс содержит 80-90% гипса (CaSО4·2H2О), 2-3% Р2О5, до 15% SiО2, до 21% S, 20-22% Са. Также в его составе содержится: 1,4% Mg, 0,17-0,20% F, 0,1% B, 1% Mn, 0,01% Cu, 0,05% Zn, 0,03% Co, 0,05% Mo [5, 6].

Полевые опыты по исследованию действия ФГ в посадках лука и картофеля были заложены на полях крестьянско-фермерского хозяйства (КФХ), расположенного в Приволжском районе Самарской области.

Анализ метеорологических данных метеостанции «Безенчукская» показал, что сумма положительных температур за вегетационный период (май – июль) составила 2009ºС, при норме 1602ºС, ГТК равнялся 0,55.

Закладка и проведение полевых опытов проводились согласно методике опытного дела Б. А. Доспехова [10], методическим указаниям по проведению исследований в длительных опытах с удобрениями [8], методическим требованиям к полевому опыту [9], основам научных исследований в агрономии [10].

Интенсивная технология производства лука велась на площади 100 га и включала следующие мероприятия: осенью готовили почву, производили вспашку, через месяц фрезерование почвы. В конце февраля, по снегу, на опытные делянки внесли ФГ в дозах 2,0, 4,0, 6,0, 8,0 и 10,0 т/га (табл. 1).

 

Таблица 1. Схема опыта на посадках лука

1

2

3

4

5

6

7

Контроль

Фон (N100 P100)

Фон + ФГ 2 т/га

Фон + ФГ 4 т/га

Фон + ФГ 6 т/га

Фон + ФГ 8 т/га

Фон + ФГ 10 т/га

 

Посев лука проводили 20 апреля 2022 г. Объект исследований – гибрид Каоба F1. Норма высева семян 1 млн/га, или 5 кг/га. До появления всходов проводили обработку гербицидами. Уборку лука проводили овощным комбайном Grimme. Норма полива за сезон составила 3200 кубометров. Полив осуществлялся за период вегетации растений 21 раз за сезон, дозой 150 кубометров.

В почвенных образцах определяли: рН сол. (ГОСТ 26483-85 «Почвы. Приготовление солевой вытяжки и определение ее рН по методу ЦИНАО»); азот щелочногидролизуемый – по Корнфилду [5]; подвижный фосфор и обменный калий по Кирсанову (ГОСТ Р 54650-2011 «Почвы. Определение подвижных соединений фосфора и калия по методу Кирсанова в модификации ЦИНАО»); содержание тяжелых металлов – цинка, свинца, кадмия, никеля, меди – определялось методом атомно-абсорбционной спектроскопии. Математическая обработка экспериментального материала проводилась по Б. А. Доспехову [10].

Результаты исследований. Своевременному прорастанию и дружным всходам растений лука способствовал равномерный полив. Отличий в скорости появления проростков по вариантам не отмечено. К фазе образования пера прослеживалась разница в развитии растений. Наиболее быстро к этой фазе подошли растения контрольного варианта – на 35 дней после начала формирования луковиц. В фоновом варианте, а также в вариантах с дополнительным внесением 2,0, 4,0 и 6,0 т/га ФГ были сформированы луковицы на 3 дня позже, чем в контрольном варианте. Увеличение нормы ФГ до 8,0 т/га продлило период формирования до 6 дней. Растения в варианте с внесением 8 т/га ФГ отличались более густой надземной массой, перо было длиннее, чем в контрольном варианте в среднем на 3 см.

Особых различий в фазу полегания пера не отмечалось (в контрольном варианте это 55 день после прохождения растениями фазы образования луковиц). Полегание пера в фоновом варианте и с дозами 2,0, 4,0 и 6,0 т/га ФГ началось через 53 дня, в вариантах с дозами 8,0 и 10 т/га ФГ сократило до 50 дней.

Таким образом, полегание пера перед уборкой у среднеспелого гибрида лука Коаба F1 наступает на 50-55 день после посева. При этом какого-либо влияния минеральных удобрений и ФГ не прослеживается. Достоверное влияние проявляется позже. Внесение в почву ФГ в дозе 8,0 т/га сокращает межфазные периоды развития растений на этапе начала образования луковиц и полегания пера и сокращает вегетацию лука на 5 дней.

Отличие наблюдалось в количестве луковиц с длиной высушенной шейки более 5 см. Длинная шейка способствует тому, что вредители могут откладывать яйца на основания листьев или в почву рядом с шейкой лука, личинки прогрызают перо лука и выедают его изнутри либо поселяются в основании шейки луковицы, что приводит к её быстрому загниванию. Минимальная оценка приходилась на луковицы с делянок с внесением ФГ 8 т/га. У луковиц с опытных делянок наблюдалось сокращение длины шейки, что благоприятно для устойчивости к болезням и вредителям и обеспечивает долгосрочное хранение.

В луковицах, выращенных в условиях эксперимента, содержание сухого вещества колебалось в пределах 9,8-10,7%, максимальное значение было в контрольном варианте, содержание сахара достигало 14,5%, белка – 2,4%, клетчатки – 0,8 г (табл. 2).

 

Таблица 2. Биохимические показатели луковиц

Вариант

опыта

Содержание

Нитраты, мг/кг

(ПДК 250 мг/кг)

Сухое

вещество, % (норма 10-20%)

Сахар, %

(норма 6-12%)

Белок, %

(норма 1,5-2,0%)

Клетчатка, г

(норма до 1,2 г)

Витамин С, мг/%

(норма до 2-10 мг/%)

1

Контроль

55

10,7

13,0

2,0

0,7

9,3

2

Фон (Ф)

79

9,8

14,0

2,3

0,7

10,7

3

Ф + ФГ 2 т/га

75

10,1

14,0

2,1

0,8

10,3

4

Ф + ФГ 4 т/га

77

10,4

14,5

2,4

0,8

10,9

5

Ф + ФГ 6 т/га

101

9,8

14,0

2,3

0,8

10,3

6

Ф + ФГ 8 т/га

96

10,3

14,5

2,3

0,7

10,3

7

Ф + ФГ 10 т/га

100

10,2

14,5

2,4

0,8

10,9

 

Активизация процессов биосинтеза органических веществ в луке происходила на фоне внесения минеральных удобрений и ФГ, максимальное накопление отмечалось в пределах от 9,3 до 10,9 мг/%, что больше в сравнении контролем в 1,1-1,2 раза. Содержание нитратов колебалось от 77 до 101 мг/кг (при ПДК 250 мг/кг). С учетом приведенных показателей варианты удобрений и дозы ФГ можно считать оптимальными для рекомендаций производству.

Выявлено, что внесение ФГ положительно влияет на реакцию почвенной среды. Эффект рассоления почвы начинает проявляться уже при норме внесения мелиоранта 2 т/га.

Значения рН увеличивалось в пахотном горизонте в среднем с 6,0 единиц (на контроле) до 7,2. С увеличением нормы внесения ФГ с 2 до 10,0 т/га показатель достигал 7,1-7,2. Учитывая высокий уровень щелочности поливной воды (рН выше 8,0) внесение ФГ способствовало ее некоторой нейтрализации и стабилизировало рН почвенного раствора в слабощелочном интервале (табл. 3).

 

Таблица 3. Агрохимические показатели почв

Вариант опыта

рН (КСl)

Емкость катионного обмена, ммоль/100 г

Гумус, %

Нитраты, мг/100 г

S обм.

Mg обм.

Ca обм.

Na

P2O5

N ЛГ

K2O

Плотность почвы, г/см3

мг·экв./100 г

мг/кг

1

Контроль

6,0

28,4

4,9

17

22,4

2,0

20,0

0,05

125

75

123

1,48

2

Фон (N100 P100)

6,5

31,3

6,6

24

36,8

2,1

15,0

0,07

208

126

220

1,34

3

Фон + + ФГ 2 т/га

7,1

33,1

6,1

23

54,7

3,1

18,0

0,07

188

147

221

1,32

4

Фон + + ФГ 4 т/га

7,2

31,4

4,9

22

62,3

2,1

21,9

0,05

201

138

170

1,32

5

Фон + + ФГ 6 т/га

7,1

31,9

5,2

26

83,5

2,4

19,6

0,03

192

152

215

1,31

6

Фон + + ФГ 8 т/га

7,1

32,4

5,8

26

107,0

2,1

16,6

0,05

267

146

195

1,30

7

Фон + + ФГ 10 т/га

7,1

34,6

4,8

28

124,3

1,9

21,3

0,07

316

138

270

1,30

 

Анализ данных по содержанию гумуса в почве выявил влияние мелиоранта на его концентрацию, которая выше в сравнении с контрольным значением. Помимо естественной почвенной пестроты, возможно, внесение ФГ приостанавливает процессы гумификации, и этот показатель будет иметь положительную динамику в последующие годы, когда в результате последействия фосфогипса будет нарастать продуктивность фитоценоза и количество поступающей в почву органической массы.

В первый год действия ФГ оказал существенное влияние на доступность легкогидролизуемого азота почвы для растений, показатель увеличился с 75 мг/кг на контроле до 152 мг/кг при внесении минеральных удобрений и ФГ в дозе 6 т/га. Внесение ФГ оказало влияние также на фосфатный режим почвы, увеличивая содержание подвижного фосфора по мере возрастания нормы внесения мелиоранта. Так, в варианте с применением 6,0 т/га ФГ содержание фосфора повысилось в 1,2 раза, на фоне 2,0 т/га ФГ – в 1,6 раза, 4 и 8 т/га ФГ – в 1,5 раза, при внесении 10 т/га ФГ – в 2,5 раза.

Содержание обменного калия в почве также возрастало и находилось на максимальном уровне (270 мг/кг почвы) в варианте с внесением 10 т/га ФГ. Очевидно, запасы К2О были мобилизованы за счет усиления обменных процессов.

По содержанию кальция и магния закономерной динамики не выявлено. Отмечено, что внесение 10 т/га ФГ снижает содержание обменного магния. Максимальное содержание обменного кальция отмечено в варианте с внесением 4 т/га ФГ (табл. 3).

Внесение ФГ в почву значительно увеличивает емкость катионного обмена – от 28,4 ммоль/100 г на контроле до 34,6 ммоль/100 г при дозе 10 т/га.

Важным показателем мониторинга при использовании ФГ является плотность почвы. Подвергаясь действию поливной воды и тяжелой техники, уровень уплотнения достигает 1,48 г/см3. Действие ФГ уже в первый год применения повлияло на разуплотнение почвы – показатель снизился до 1,30 г/см3.

За счет внесения ФГ увеличивается содержание серы в почве: при 2 т/га оно возрастает в 1,6 раза и динамично растет с увеличением дозы ФГ, максимальное повышение (до 124,3 мг/кг – в 5,5 раза) отмечено при внесении 10 т/га ФГ. При низкой обеспеченности региона подвижной серой и дефиците элемента в почве ФГ можно рассматривать как источник этого элемента.

Относительно динамики валового содержания тяжелых металлов (табл. 4), установлено, что при внесении в почву ФГ практически не происходит увеличения в почве Zn, Ni, Cu, а содержание Cd уменьшается. Количество Pb снижается в 1,7 раза (с 13,0 до 5,0 мг/кг). Валовое содержание всех тяжелых металлов и количество их подвижных форм во всех вариантах не превышает установленных ПДК (табл. 5).

 

Таблица 4. Валовое содержание тяжелых металлов, мг/кг

Вариант опыта

Тяжелые металлы, мг/кг

Hg

Cd

Pb

Zn

Cu

Mn

Fe

Ni

As

1

Контроль

>0,005

> 1,0

13,0

13,0

9,1

220

3200

12,0

1,03

2

Фон (N100 P100 )

>0,005

> 1,0

7,6

17,0

9,3

210

4100

15,0

> 1,0

3

Фон + ФГ 2 т/га

>0,005

> 1,0

9,6

14,0

8,8

210

3300

13,0

> 1,0

4

Фон + ФГ 4 т/га

>0,005

> 1,0

9,6

14,0

8,4

220

3800

13

> 1,0

5

Фон + ФГ 6 т/га

>0,005

> 1,0

8,7

14,0

8,8

210

3100

15,0

> 1,0

6

Фон + ФГ 8 т/га

>0,005

> 1,0

5,0

14,0

8,1

180

3100

12,0

> 1,0

7

Фон + ФГ 10 т/га

>0,005

> 1,0

7,8

17,0

7,5

220

3800

15,0

> 1,0

ПДК

2,1

2,00

32,0

100,0

14,00

1500,00

ОДК 40000

85

2,0

 

Таблица 5. Содержание подвижных форм тяжелых металлов, мг/кг

Вариант

опыта

Тяжелые металлы, мг/кг

Cd

Pb

Zn

Cu

Mn

Fe

Ni

1

Контроль

> 1,0

> 1,0

> 1,0

> 1,0

5,40

>5,0

> 1,0

2

Фон (N100 P100 )

> 1,0

> 1,0

> 1,0

> 1,0

13,0

>5,0

> 1,0

3

Фон + ФГ 2 т/га

> 1,0

> 1,0

> 1,0

> 1,0

20,0

>5,0

> 1,0

4

Фон + ФГ 4 т/га

> 1,0

> 1,0

> 1,0

> 1,0

23,0

>5,0

> 1,0

5

Фон + ФГ 6 т/га

> 1,0

> 1,0

> 1,0

> 1,0

24,0

>5,0

> 1,0

6

Фон + ФГ 8 т/га

> 1,0

> 1,0

> 1,0

> 1,0

26,0

>5,0

> 1,0

7

Фон + ФГ 10 т/га

> 1,0

> 1,0

> 1,0

> 1,0

23,0

>5,0

> 1,0

ПДК

0,5

6,0

23,00

3,00

140,0

-

4,0

 

Внесение 2,0 т/га ФГ на фоне минеральных удобрений обусловило некоторое увеличение, в сравнении с контролем, Ni – на 19,1%, Cu – на 13,2% и Fe – в 1,9 раза. На фоне 4,0 и 6,0 т/га ФГ не установлено накопления тяжелых металлов в почве. Заметный рост валового содержания тяжелых металлов в почве, по отношению к контролю, прослеживается при внесении 6,0 т/га ФГ. По цинку прирост составляет 11,5%, никелю – 37,6%, меди – 47,9%, а кадмию – в 2,7 раза. Однако полученные значения находились значительно ниже ОДК. Таким образом, внесение в почву ФГ способствует снижению значений рН почвенного раствора и ведет к нейтрализации вредного действия солей в верхних слоях почвы.

Выявлено, что лук гибрида Коабо F1, в условиях достаточного увлажнения, на черноземных почвах, формирует достаточно высокую урожайность – на уровне 53,0 т/га (табл. 6).

 

Таблица 6. Урожайность лука, 2022 г.

Вариант опыта

Урожайность, т/га

Прибавка к контролю

т/га

%

1

Контроль

38,0

0

0

2

Фон (N100 P100 )

52,0

14,0

26,9

3

Фон+ ФГ 2 т/га

55,5

17,5

31,6

4

Фон+ ФГ 4 т/га

57,3

19,3

33,6

5

Фон+ ФГ 6 т/га

55,0

17,0

30,9

6

Фон+ ФГ 8 т/га

57,5

19,5

33,9

7

Фон+ ФГ 10 т/га

55,8

17,8

31,8

НСР 05

0,98

-

-

 

Применение 2,0 т/г ФГ способствовало увеличению урожайности лука с 1 га на 17,5 % – до 31,6 т/га. Повышение нормы до 8,0 т/га обеспечило повышение урожая еще на 2% – до 57,5 т/га, прибавка составила 33,9%. Продуктивность культуры при внесении 4,0 т/га ФГ примерно одинакова в сравнении с вариантом с внесением 8,0 т/га.

Заключение. Внесение в почву ФГ на фоне применения минеральных удобрений достоверно обеспечивает прибавку урожая лука гибрида Коаба F1 на 14,0-19,5%, или 26,9-33,9 т/га, максимальный урожай был получен в варианте с внесение 8,0 т/га ФГ – 57,5 т/га. По результатам исследований выявлено, что внесение в почву ФГ в сочетании с минеральными удобрениями обеспечивает прибавку урожая лука гибрида Коаба F1 в пределах 14,0-19,5% или 26,9-33,9 т. При этом максимальный урожай лука был получен в варианте с внесением 8,0 т/га ФГ и составил 57,5 т/га.

×

Об авторах

Наталья Ивановна Аканова

ВНИИ агрохимии имени Д. Н. Прянишникова

Email: info@vniia-pr.ru
ORCID iD: 0000-0003-3153-6740

доктор биологических наук, профессор

Россия, Москва

Наталья Михайловна Троц

Самарский государственный аграрный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: troz_shi@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3774-1235

доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Россия, Усть-Кинельский, Самарская область

Лидия Николаевна Холомьева

АО «АПАТИТ»

Email: info@phosagro.ru
ORCID iD: 0000-0001-7127-308X

начальник управления по реализации фосфогипса

Россия, Москва

Анатолий Александрович Соловьев

Самарский государственный аграрный университет

Email: anatoliy.solovyev@icloud.com
ORCID iD: 0000-0002-6486-7899

аспирант

Россия, Усть-Кинельский, Самарская область

Список литературы

  1. Колесников С. И., Азнаурьян Д. К. и др. Изучение возможности использования мочевины и фосфогипса в качестве мелиорантов нефтезагрязненных почв в модельном опыте // Агрохимия. 2011. № 9. С. 77–81.
  2. Окорков В. В. Использование фосфогипса в земледелии // Владимирский земледелец. 2012. №4(62). С. 12–19.
  3. Исайчев В. А., Андреев Н. Н. Влияние препаратов серии МЕГАМИКС на биометрические показатели и урожайность яровой пшеницы // Нива Поволжья. 2022. № 3(63). С. 1005.
  4. Костин В. И., Дозоров А. В., Исайчев В. А. К вопросу о стимуляции сельскохозяйственных растений под действием физических и химических факторов при обработке семян // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2018. № 2(42). С. 67–77.
  5. Вильдфлуш И. Р. Агрохимия удобрения и их применение в современном земледелии. Горки : БГСХА, 2019. 405 с.
  6. Чекмарев П. А., Обущенко С. В., Троц Н. М. Влияние системного применения минеральных удобрений на содержание гумуса в черноземе обыкновенном // Достижения науки и техники АПК. 2013. № 4. С. 32–34.
  7. Аканова Н. И., Троц Н. М., Троц В. Б. Агроэкологическая эффективность применения калийно-натриевого глинистого удобрения на посевах сельскохозяйственных культур в условиях Среднего Поволжья // Самара АгроВектор. 2021. № 1. С. 32–39. doi: 10.55170/77962_2021_1_1_32.
  8. Троц Н. М., Боровкова Н. В., Соловьев А. А. Оценка эффективности фосфогипса в агроценозах ярового ячменя // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. 2022. № 1. С. 3–11.
  9. Кирейчева Л. В., Нефедов А. В., Виноградов Д. В. Обоснование использования удобрительно-мелиорирующей смеси на основе торфа и сапропеля для повышения плодородия деградированных почв // Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета им. П. А. Костычева. 2016. № 3 (31). С. 12–17.
  10. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта. 5 изд., перераб, и доп. М. : Агропромиздат, 1985. 351 с.
  11. Троц В. Б., Троц Н. М., Обущенко С. В. Влияние фосфогипса на урожайность ярового ячменя // Стратегические направления развития агропромышленного комплекса : сборник трудов конференции. Караваево : Костромская государственная сельскохозяйственная академия, 2022. С. 32–35.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Аканова Н.И., Троц Н.М., Холомьева Л.Н., Соловьев А.А., 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах