Russian Federation
The research was conducted to study the effect of zeolite and metallocene (Cu) together with mineral fertilizers on the yield and quality of potatoes of domestic and foreign varieties. The work was carried out in 2020-2021 in the Republic of Tatarstan on gray forest heavy loamy soil, which was characterized by the following agrochemical indicators: humus - 3.2%, pHKCl - 6.8 units, Hg - 0.7 mg-eq/100 g, S - 23.12 mg-eq/100 g, alkali. - 84.0 mg/kg, R2O5 and K2O (according to Kirsanov) ‒ 143 and 107 mg/kg, respectively. The study used a randomized complex block project with three repetitions. The total area of the experimental site was 74.7 m2, the estimated area was 35 m2. The experimental scheme included a variant without fertilizers (control), three backgrounds of mineral fertilizers (N100P120K120, N120P140K140, N140P170K170) with the addition of zeolite at a dose of 5 t/ha, metallocene (Cu) at a dose of 2 l/ha as foliar top dressing in the budding phase, or a combination of all these. The combined use of N140P170K170, zeolite and metallocene (Cu) ensured a maximum increase in the yield of the domestic potato variety Salsa to 28.84 t/ha and the foreign variety Arosa to 26.04 t/ha, or 2.2 and 1.8 times, respectively, compared with the control. At the same time, the starch content increased from 21.1% to 23.2% and from 21.6% to 25.2%, respectively, and the dry matter content increased from 13.9% to 16.0% and from 14.4% to 18.0%.
potato (Solanum tuberosum), yield, zeolite, mineral fertilizers, processing, variety, budding.
Устойчивый рост продуктивности сельскохозяйственных культур, невозможен без оптимизации минерального питания растений. С учетом роста стоимости минеральных удобрений, важнейшее практическое значение приобретает разработка приемов, направленных на повышение отдачи от их внесения [1]. Особую значимость решение задачи имеет для одной из важнейших культур – картофеля, клубни которого содержат ценные питательные вещества [2, 3, 4]. По данным ФАО ООН, в среднем за последние годы ежегодное мировое производство картофеля оценивается в 370,4 млн т, а площади посадок достигают 17,34 млн га, Россия выступает одним из мировых лидеров в производстве картофеля [5]. Для Республики Татарстан картофель одна из основных полевых культур, где ежегодное производство клубней за последние годы составляет 0,8…1,2 млн т, но при этом по урожайности культуры значительно уступает развитым странам [6]. Одна из причин этого ‒ недостаточное обеспечение потребности растений в элементах питания, что требует проведения исследований по оптимизации системы удобрения картофеля в рамках общих подходов в разработке эффективной агротехнологии возделывания культуры [7, 8, 9]. Кроме того, удобрения оказывают разностороннее влияние на качественные характеристики и сохранность клубней картофеля [10, 11, 12].
В последние годы все большее значение в системах удобрений сельскохозяйственных культур приобретает использование природных высококремнистых минералов (цеолита, диатомита, опоки, трепела), которые, наряду с прямым удобрительным действием, играют важную роль в повышении отдачи от внесенных минеральных и органических удобрений [13, 14, 15]. К числу таких природных минералов относятся цеолиты, представляющие собой кристаллические алюмосиликаты [16]. В ряде исследований показано, что внесение цеолитов в почву оказывает положительное влияние на растения – повышает урожайность картофеля и качество сельскохозяйственных культур, в том числе вследствие роста эффективности использования питательных веществ из внесенных удобрений. В исследованиях В. A. Борисова [17] установлено, что основное внесение цеолита в дозах 400 и 600 кг/га на фоне полного минерального удобрения повышает урожайность овощных культур на 2…16 %.
Картофель положительно реагирует на внесение различных микроудобрений, в том числе содержащих медь. Некорневая подкормка удобрениями, содержащими медь, не только повышает урожайность, но и способствует снижению развития основных листовых болезней картофеля [18, 19]. В последние годы, для некорневой подкормки чаще всего используются хелатные формы микроэлементов, входящие в состав различных комплексных жидких удобрений. К числу таких удобрений относится Металлоцен (Cu), представляющий собой комплекс макро- и микроэлементов в жидкой форме.
В то же время, комплексная оценка эффективности совместного применения минеральных удобрений, цеолита и медьсодержащих препаратов в условиях Предкамья Республики Татарстан не проводилась.
Цель исследований ‒ изучение влияния цеолита и Металлоцена (Cu) совместно с минеральными удобрениями на урожайность и качество картофеля сортов отечественной и зарубежной селекции.
Условия, материалы и методы. Работу выполняли на опытном поле Татарского научно-исследовательского института сельского хозяйства – Обособленного структурного подразделения Федерального исследовательского центра Казанского научного центра Российской академии наук (Татарский НИИСХ – ОСП ФИЦ КазНЦ РАН) вблизи села Большие Кабаны Лаишевского муниципального района Республики Татарстан в 2020‒2022 гг.
Для закладки опыта использовали цеолит Татарско-Шатрашанского месторождения Республики Татарстан, Металлоцен (Cu) ‒ удобрение с комплексом макро- и микроэлементов в водорастворимой, легкодоступной для растений форме.
Опыт закладывали на серой лесной тяжелосуглинистой почве со следующими агрохимическими характеристиками: содержание гумуса – 3,2 %; рНKCI – 6,8; Нr – 0,7 мг-экв/100 г; SПО – 23,1 мг-экв/100 г; Nщел. – 84,0 мг/кг; подвижные (по Кирсанову) Р2О5 и K2O – соответственно 143 и 107 мг/кг.
Химический состав цеолита Татарско-Шатрашанского месторождения РТ, %: SiO2 – 65,8; CaO – 17,2; Al2O3 – 6,19; Fe2O3 общ. – 2,65; MgO – 1,45; K2O – 1,43; TiO2 – 0,35; Na2O – 0,16; P2O5 – 0,13. Минеральный состав: клиноптилолит – 20,0…30,0, монтмориллонит – 20,0…30,0, опал-кристобалит – 28,0…36,7, кальцит – 10,6…21,0, кварц – 4,6…11,3 %.
Металлоцен (Cu) – жидкое комплексное хелатное удобрение для некорневого внесения с содержанием действующих веществ, г/л: N (общий) – 41,4 г/л; P2O5 (водорастворимый) – 60,6 г/л; K2O (водорастворимый) – 76,2 г/л; Сu – 335,9 г/л.
В качестве объектов исследований выступали сорт картофеля отечественной селекции Сальса (ТатНИИСХ – ОСП ФИЦ КазНЦ РАН) и сорт зарубежной селекции Ароза (Solana Deutschland GMBH & CO KG, Hamburg, Germany).
Схема полевого опыта включала следующие варианты: без удобрений (контроль); N100P120K120 – фон 1; фон 1 + некорневая обработка растений Металлоценом (Cu) в фазе бутонизации; фон 1 + внесение цеолита в почву; фон 1 + внесение цеолита в почву + некорневая обработка растений Металлоценом (Cu) в фазе бутонизации; N120P140K140 – фон 2; фон 2 + некорневая обработка растений Металлоценом (Cu) в фазе бутонизации; фон 2 + внесение цеолита в почву; фон 2 + внесение цеолита в почву + некорневая обработка растений Металлоценом (Cu) в фазе бутонизации; N140P170K170 – фон 3; фон 3 + некорневая обработка растений Металлоценом (Cu) в фазе бутонизации; фон 3 + внесение цеолита в почву; фон 3 + внесение цеолита в почву + некорневая обработка растений Металлоценом (Cu) в фазе бутонизации».
В качестве минеральных удобрений (фон) применяли диаммофоску и аммиачную селитру. Удобрения вносили перед посевом под культивацию. Цеолит фракции 1,0 мм вносили из расчета 5 т/га. Некорневую подкормку растений картофеля проводили жидким комплексным удобрением Металлоцен (Cu) из расчета 2 л/га.
Опыт закладывали в 2020 и 2021 гг. в трехкратной повторности с рандомизированным размещением вариантов. Общая площадь делянки составляла 74,7 м2, учетная – 35 м2.
Содержание крахмала и сухого вещества в клубнях определяли по ГОСТ 7194-81. Статистический анализ полученных данных осуществляли с использованием программного обеспечения Microsoft Office Excel 2019. Для оценки значимости различий между вариантами опыта был применен дисперсионный анализ (Доспехов, Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). М.: Агропромиздат, 1985. 351 c.).
Результаты и обсуждение. Внесение удобрений в почву и некорневая подкормка оказали влияние на формирование урожая картофеля сорта Сальса (табл. 1)
Таблица 1 – Урожайность клубней картофеля сорта Сальса, т/га,
|
Вариант |
2020 г. |
2021 г. |
Средняя за 2 года |
Прибавка к контролю |
|
Контроль (без удобрений) |
16,05 |
10,95 |
13,50 |
|
|
N100P120K120 (фон 1) |
21,47 |
15,41 |
18,44 |
4,94 |
|
Фон 1+ Металлоцен (Cu) |
22,62 |
18,04 |
20,33 |
6,83 |
|
Фон 1+ цеолит |
27,63 |
21,40 |
24,52 |
11,02 |
|
Фон 1 + цеолит + Металлоцен (Cu) |
28,48 |
22,40 |
25,44 |
11,94 |
|
N120P140K140 (фон 2) |
24,74 |
16,82 |
20,78 |
7,28 |
|
Фон 2 + Металлоцен (Cu) |
25,06 |
18,71 |
21,89 |
8,39 |
|
Фон 2 + цеолит |
28,21 |
22,12 |
25,17 |
11,67 |
|
Фон 2 + цеолит + Металлоцен (Cu) |
28,76 |
22,91 |
25,84 |
12,34 |
|
N140P170K170 (фон 3) |
29,50 |
23,12 |
26,31 |
12,81 |
|
Фон 3 + Металлоцен (Cu) |
32,31 |
23,50 |
27,91 |
14,41 |
|
Фон 3 + цеолит |
32,80 |
23,82 |
28,31 |
14,81 |
|
Фон 3 + цеолит + Металлоцен (Cu) |
33,67 |
24,01 |
28,84 |
15,34 |
|
НСР05 |
0,86 |
0,84 |
|
|
Во всех вариантах с внесением удобрений урожайность картофеля была значительно выше, чем в контроле.
С увеличением нормы внесения минеральных удобрений урожайность картофеля увеличивается. Так, в среднем за 2 года исследований при внесении N140P170K170 (фон 3) она была на 7,87 т/га выше, чем при использовании N100P120K120 (фон 1), и на 5,53 т/га выше, чем на фоне N120P140K140 (фон 2).
Внесение цеолита в почву оказывает положительное влияние на всех фонах применения минеральных удобрений. На первом фоне использования удобрений рост составил 6,08 т/га, на втором – 4,39 т/га, на третьем – 2,00 т/га.
Проведение некорневой подкормки медьсодержащим удобрением Металлоцен (Cu) в сочетании с внесением в почву NPK привело к увеличению урожайности картофеля в среднем за два года на первом фоне на 1,89 т/га, на втором – на 1,11 т/га, на третьем – на 1,60 т/га.
При сочетании всех трех приемов (использование минеральных удобрений, внесение цеолита, проведение подкормки Металлоценом (Cu)) урожайность, по сравнению с внесением только минеральных удобрений, на первом фоне выросла на 7,00 т/га, на втором – на 5,06 т/га, на третьем – на 2,53 т/га.
Максимальная урожайность на сорте Сальса была отмечена на фоне N140P170K170 с внесением цеолита и проведением некорневой обработки Металлоценом (Cu) в фазе бутонизации (28,84 т/га), которая по отношению к контролю выросла в 2,23 раза, а к соответствующему фону минеральных удобрений на 9,62 %.
Ключевыми показателями качества картофеля выступают содержание крахмала и сухого вещества в клубнях, характеризующие его лежкость при хранении, внешний вид, пищевые качества и др. Согласно полученным данным (рис. 1), сорт Сальса характеризуется высоким содержанием крахмала – 21,1…23,2 % и сухого вещества – 13,9…16,0%.
Рис. 1 – Содержание крахмала (НСР95 – 0,7) и сухого вещества (НСР95 – 0,7) в клубнях картофеля сорта Сальса: 1 – контроль; 2 – N100P120K120 – (фон 1); 3 – фон 1 + Металлоцен (Cu); 4 – фон 1 + цеолит; 5 – фон 1 + цеолит + Металлоцен (Cu); 6 – N120P140K140 (фон 2); 7 – фон 2 + Металлоцен (Cu); 8 – фон 2 + цеолит; 9 – фон 2 + цеолит + Металлоцен (Cu); 10 – N140P170K170 (фон 3); 11 – фон 3 + Металлоцен (Cu); 12 – фон 3 + цеолит; 13 – фон 3 + цеолит в почву + Металлоцен (Cu).
На зарубежном сорте картофеля Ароза рост урожайности к контролю от внесения только минеральных удобрений на первом фоне составил 5,00 т/га, на втором – 6,85 т/га, на третьем – 9,71 т/га (табл. 2). Увеличение нормы внесения минеральных удобрений с N100P120K120 (фон 1) до N140P170K170 (фон 3) обеспечивало рост урожайности лишь на 4,71 т/га. При сравнении с результатами по отечественному сорту Сальса, можно заключить, что последний показал увеличение нормы внесения минеральных удобрений.
Таблица 2 – Урожайность клубней картофеля сорта Ароза, т/га,
|
Вариант |
2020 г |
2021 г |
Средняя за 2 года |
Прибавка к контролю |
|
Контроль (без удобрений) |
18,75 |
10,16 |
14,46 |
|
|
N100P120K120 (фон 1) |
22,99 |
14,00 |
18,50 |
5,00 |
|
Фон 1 + Металлоцен (Cu) |
24,21 |
15,43 |
19,82 |
6,32 |
|
Фон 1 + цеолит |
25,30 |
16,15 |
20,73 |
7,23 |
|
Фон 1 + цеолит + Металлоцен (Cu) |
26,00 |
16,51 |
21,26 |
7,76 |
|
N120P140K140 (фон 2) |
24,90 |
15,80 |
20,35 |
6,85 |
|
Фон 2 + Металлоцен (Cu) |
25,70 |
16,32 |
21,01 |
7,51 |
|
Фон 2 + цеолит |
28,64 |
18,30 |
23,47 |
9,97 |
|
Фон 2 + цеолит + Металлоцен (Cu) |
29,24 |
19,10 |
24,17 |
10,67 |
|
N140P170K170 (фон 3) |
28,31 |
18,11 |
23,21 |
9,71 |
|
Фон 3 + Металлоцен (Cu) |
28,99 |
19,00 |
24,00 |
10,50 |
|
Фон 3 + цеолит |
29,57 |
19,72 |
24,65 |
11,15 |
|
Фон 3 + цеолит + Металлоцен (Cu) |
30,56 |
21,51 |
26,04 |
12,54 |
|
НСР05 |
1,05 |
1,02 |
|
|
Рост урожайности от дополнительного внесения цеолита на первом фоне минеральных удобрений составил 2,23 т/га, на втором – 2,46 т/га, на третьем – 1,44 т/га, а при сочетании NPK и подкормки Металлоценом (Cu) – соответственно 1,32, 0,66 и 0,79 т/га.
Наибольшая в опыте урожайность картофеля сорта Ароза была получена на фоне N140P170K170 с комплексным внесением цеолита и проведением некорневой обработки Металлоценом (Cu) в фазе бутонизации – 26,04 т/га, которая превышала значения в контрольном варианте в 1,8 раза.
Согласно полученным данным, сорт характеризуется высоким содержанием крахмала – 21,6…25,2 % и сухого вещества – 14,4…18 % (рис. 2).
Рис. 2 – Содержание крахмала (НСР95 – 0,6) и сухого вещества (НСР95 – 0,6) в клубнях картофеля сорта Ароза.
Применение повышенных доз минеральных удобрений привело к снижению содержания крахмала и сухого вещества в клубнях картофеля сорта Ароза, что связано с мощным развитием ботвы, более поздним ее отмиранием, а, следовательно, с замедленным оттоком питательных веществ в клубни ко времени уборки.
Выводы. На серой лесой тяжелосуглинистой почве Предкамья Республики Татарстан отечественный сорт картофель Сальса обладает более высокой отзывчивостью на внесение высоких доз минеральных удобрений, цеолита и проведение некорневой подкормки Металлоценом (Cu), в сравнении с зарубежным сортом Ароза. Наибольшая урожайность обоих сортов формируется при комплексном использовании перечисленных агрохимикатов. Самой высокой она была на фоне N140P170K170 при выращивании сорта Ароза – 26,04 ц/га, сорта Сальса – 28,84 т/га, что больше, чем в контроле, на 12,54 и 15,34 ц/га соответственно.
1. Kalimullin MN, Khaliullin DT, Gayfullin IKh, Khamitov RR. [Justification and determination of the parameters of the furrow former of the potato planter]. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2022; Vol.17. 3(67). 84-89 p. – doi:https://doi.org/10.12737/2073-0462-2022-84-89.
2. Gearan EC, Fox MK. Updated nutrition standards have significantly improved the nutritional quality of school lunches and breakfasts. Journal of the Academy of Nutrition and Dietetics. 2020; Vol.120. 3. 363-370 p.
3. Burgos G, Zum Felde T, Andre C. The potato and its contribution to the human diet and health. The Potato Crop. Cham (Switzerland): Springer. 2020; 37-74 p.
4. Shaykhutdinov FSh, Serzhanov IM, Garaev RI. [The effect of organic and mineral fertilizers and their combination when applied to potatoes on chernozems of Kama region of the Republic of Tatarstan]. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2024; Vol.19. 2(74). 39-43 p. – doi:https://doi.org/10.12737/2073-0462-2024-39-43.
5. Pandey J, Gautam S, Scheuring DC. Variation and genetic basis of mineral content in potato tubers and prospects for genomic selection. [Internet]. Front Plant Sci. 2023; Vol.14. 1-14 p. [cited 2024, July 18]. Available from: https://www.frontiersin.org/journals/plant-science/articles/10.3389/fpls.2023.1301297/full. doi:https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1301297.
6. Lindstrom K, Mousavi SA. Effectiveness of nitrogen fixation in rhizobia. Microb Biotechnology. 2020; Vol.13. 5. 1314-1335 p.
7. Zimmermann B, Claß-Mahler I, Cossel M. Mineral-ecological cropping systems-a new approach to improve ecosystem services by farming without chemical synthetic plant protection. [Internet]. Agronomy. 2021; Vol.11. 1710 p. [cited 2024, July 18]. Available from: https://www.mdpi.com/2073-4395/11/9/1710. doi:https://doi.org/10.3390/agronomy11091710.
8. Vakulenko VV. [Plant growth regulators increase crop stress resistance]. Zashchita i karantin rasteniy. 2015; 2.13-14 p.
9. Baybekov RF, Kovalenko AA, Zabugina TM. [Efficiency of potato fertilization systems on sod-podzolic soils of different degrees of cultivation]. Zemledelie. 2021; 8. 23-27 p.
10. Zadvornev VA, Porsev IN, Polovnikova VV. [The role of variety and protective measures in potato cultivation in the Urals]. Vestnik Kurganskoy GSKhA. 2022; 1 (41). 12-18 p.
11. Plotnikov AA, Ivanchik VA. [Effect of the use of different doses of mineral fertilizers on the yield and quality of potato tubers on sod-podzolic light loamy soils of Kostroma region]. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2020; Vol.34. 5. 33-36 p.
12. Chagin VV, Chagin VV. [The influence of fertilizers on the productivity, quality and safety of potatoes during storage in the steppe zone of Khakassia]. Zemledelie. 2022; 1. 23-25 p.
13. Zakharova MN, Rozhkova LV, Ushakova EYu. [The influence of mineral fertilizer doses and timing of tops mowing on the yield of seed potatoes]. Vestnik Rossiyskoy selskokhozyaystvennoy nauki. 2020; 4. 58-60 p.
14. Kulikova AKh, Karpov AV, Cherkasov MS. [Effect of zeolite and fertilizers based on it on corn yield and nutrient balance in leached chernozem under its crops]. Vestnik Ulyanovskoy gosudarstvennoy selskokhozyaystvennoy akademii. 2023; 2(62). 69-75 p. – doi:https://doi.org/10.18286/1816-4501-2023-2-69-75
15. Kulikova AKh, Yashin EA, Romashkin AS, Kozlov AV. [Efficiency of zeolite and zeolite enriched with amino acids as a fertilizer for millet]. Vestnik Ulyanovskoy gosudarstvennoy selskokhozyaystvennoy akademii. 2022; 3(59). 76-82 p. – doi:https://doi.org/10.18286/1816-4501-2022-3-76-82.
16. Ramesh K, Reddy DD. Chapter four - zeolites and their potential uses in agriculture. Advances in Agronomy. D. L. Sparks, Academic Press. 2011; Vol.113. 2. 219-241 p.
17. Borisov VA. [Use of zeolites in vegetable growing]. Kartofel i ovoshchi. 2019; 8 (112). 110-149 p.
18. Renev NO, Reneva MV, Rodina ES. [Comparative assessment of mid-early potato varieties grown in the south of Tyumen region]. Agroprodovolstvennaya politika Rossii. 2024; 1(109). 44-52 p.
19. Nekoval SN, Belyaeva AV, Sadovaya AE. [Efficiency of a new copper-containing fungicide against the causative agent of potato late blight]. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2020; Vol.34. 11. 48-52 p.
