ВЛИЯНИЕ НОВЫХ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА УРОЖАЙНОСТЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР И ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВ ВЫРАБОТАННЫХ ТОРФЯНИКОВ

Кирейчева Л.В.¹,  Хусин Р.Р.²,  Яшин В.М.³, Жилкина Т.А.⁴

¹ORCID: 0000-0002-7114-2706, Доктор технических наук, Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации имени А.Н. Костякова, Москва, ²ООО «Чулман», Набережные челны, Бетьки, Татарстан, ³Кандидат технических наук, Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации имени А.Н. Костякова, Москва, ⁴Кандидат технических наук, доцент ФГБОУ "Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет", Москва

ВЛИЯНИЕ НОВЫХ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА УРОЖАЙНОСТЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР И ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВ ВЫРАБОТАННЫХ ТОРФЯНИКОВ

Аннотация

Отсутствие систематического внесения органических удобрений отразилось на потере гумуса в почвах сельскохозяйственных угодий России, что привело к развитию деградационных процессов, в частности,  существенному снижению запасов гумуса в почвах. Предложены новые нетрадиционные органоминеральные удобрения пролонгированного действия на основе сапропеля, обеспечивающие восполнение в почве утраченного органического углерода, повышение урожайности и качества продукции. Проведенные лабораторные опыты и многолетние исследования в Рязанской области начиная с 2003 года на почвах выработанных торфяников при возделывании многолетних трав, ячменя, рапса, овса подтвердили не только агрономический, но и мелиорирующий эффект применения органоминеральных удобрений на основе сапропеля, что выражается в увеличении урожайности многолетних трав на 50-100 %, ячменя на59 %, рапса на 53%, овса на 27% при повышении качества продукции. При этом обеспечивается улучшение агрохимических свойств почвы, восполнение ее энергетического ресурса за счет поступления органического углерода, что способствует повышению устойчивости и дальнейшему гумусообразованию.

Ключевые слова: органоминеральные удобрения, сапропель, торф, минеральные удобрения, урожайность, качество, обменная энергия.

Kireycheva L.V.¹, Hoosen R.R.², Yashin V.M.³, Jilkina T.A.⁴ 

¹ORCID: 0000-0002-7114-2706, PhD in Engineering, All-Russian Research Institute of Hydraulic Engineering and Land Reclamation named after  A. N. Kostyakova, Moscow, ²Ltd. "Chulman",  Naberezhnye Chelny, Batiki, Tatarstan, ³PhD in Engineering, All-Russian Research Institute of Hydraulic Engineering and Land Reclamation named after A. N. Kostyakova, Moscow, ⁴PhD in Engineering, associate professor of the Federal State Budget Institution ”National Research Moscow State University of Civil Engineering", Moscow

THE IMPACT OF NEW ORGANIC –MINERAL FERTILIZERS ON CROP YIELDS AND SOIL FERTILITY OF PEATLANDS

Abstract

Non-systematic application of organic fertilizers causes the loss of humus in soils of agricultural lands of Russia, which leads to the development of the degradation processes resulting in the significant reduction of humus in the soil.  The proposed a new non-traditional organic -mineral  fertilizer on the base of sapropel , having a prolonged action, provides replenishment of organic carbon in soil, increases productivity of crops and improves the quality of yield. Laboratory experiments as well as studies in the Ryazan region, having been carried out since 2003 in the peatlands under cultivation of perennial grasses, barley, canola, oats show agronomic and ameliorative effect of organic-mineral fertilizers based on sapropel  resulted in yield increase:  perennial grasses - by 50-100 %, barley – by 59 %, rapeseed – by 53%, oats - by 27% as well as product quality improvement. The above proved the improvement of agrochemical properties of the soil, soil energy resource replenish due to the organic carbon storage,  which promotes sustainability and further humus formation. 

Keywords: organic fertilizer, sapropel, peat, mineral fertilizers, productivity, quality, exchange energy.

Решение важнейшей задачи сельскохозяйственного производства - получение высоких и устойчивых урожаев хорошего качества при обеспечении воспроизводства почвенного плодородия невозможно без систематического применения удобрений [1], [2], [3]. В ООО ТПК «Камский сапропель» совместно с ВНИИ гидротехники и мелиорации им. А.Н.Костякова разработали и выпускают в настоящее время новые инновационные удобрения на основе сапропеля озера Белое, которые возможно широко использовать в сельском хозяйстве не только для повышения урожайности сельскохозяйственных культур, но и для восстановления или поддержания почвенного плодородия.

При создании органоминеральных удобрений (ОМУ) «БлагоДар» как аналога ранее разработанной удобрительно-мелиорирующей смеси (УМС)[4] и «Сапросил»[5] в качестве матрицы использовался карбонатный сапропель. Карбонатный сапропель озера Белое содержит 20-30 % органического вещества, минеральные компоненты привносного и  биогенного  характера, до 7-12% кальция,  микроэлементы и биологически активные вещества, которые являются естественными стимуляторами роста. Из-за высокого содержания минеральной компоненты, коллоидной структуры ила в сапропелях формируется органоминеральное вещество, которое отличается большей термодинамической устойчивостью и инертностью. В сапропелях содержится до 3,5% N_общ, а под действием сапропелей в почве активизируются азотофиксирующие бактерии, менее богаты сапропели калием и фосфором.

Учитывая, что по ГОСТ Р 50611-93 «Удобрение комплексное органоминеральное». (Технические условия) массовая доля органического вещества в удобрении  должна быть  не менее 40%, гуминовых веществ не менее 10%, содержание  общего азота не менее 0,9%, фосфора (Р₂О₅) не менее 0,4% калия – 0,1%, в качестве органического компонента использовался торф Карамбай-Пычасского месторождения в Татарстане, а для регулирования элементов питания растений - минеральные удобрения. В органоминеральное удобрение «Сапросил» был добавлен органический кремний в виде аэросила, обеспечивающий формирования новых органоминеральных комплексов гумусовых веществ, что должно способствовать более эффективному гумусообразованию [6].

Коллоидная структура сапропеля позволяет предположить высокую водоудерживающую и сорбционную способность новых органоминеральных удобрений. Для подтверждения этого предположения В.Ю.Павловым был проведен лабораторный опыт на вегетационных сосудах. Целью эксперимента было определение адсорбции элементов минерального питания отдельными органическими компонентами органоминерального удобрения «Сапросил» (торфом и сапропелем) посредством изучения интенсивности перехода  в водную вытяжку ионов аммония, нитратов и фосфатов при экстракции водой из смесей органических и минеральных удобрений. За основу для определения адсорбции ионов элементов минерального питания органическими удобрениями была использована модифицированная методика определения нитрифицирующей способности. Оба компонента органоминерального удобрения «Сапросил» (торф и сапропель) абсорбируют ионы аммония, фосфатов и нитратов из минеральных удобрений, причём сапропель благодаря своему составу обладает более высокой поглощающей способностью. В процессе опыта было установлено, что в варианте с сапропелем доля вынесенных водой ионов при фильтрации через органоминеральное удобрение оказывается на 25% меньше, по сравнению с торфом, что косвенно подтверждает пролонгированное действие новых удобрений.

 Продукция, выращенная на почве, улучшенной сапропелевыми удобрениями, является экологически чистой и не содержит тяжелых металлов, гербицидов и инсектицидов. Наши исследования  по использованию сапропеля в теплицах Тимирязевской сельскохозяйственной академии в 1993 - 1995г.г. при выращивании огурца, салата и болгарского перца показали, что в огурцах накапливается меньше нитратов, чем при обычной технологии, а перец быстрее созревает и равномерно окрашивается. Овощи имеют хорошее качество, они экологически безопасны и имеют лучший товарный вид. Сапропели положительно влияют на основные свойства почвы. Неоднократно было доказано, что   внесенные в почву сапропели восстанавливают и повышают гумусовый запас почвы и ее плодородие [7].

Для оценки влияния сапропелевых органоминеральных удобрений на урожайность, качество продукции и свойства почв выработанных торфяников нами были проведены многолетние опыты на землях опытно- производственного хозяйства «Полково» в Рязанской области на мелиоративной системе  Тинки II.

В 2005 году сотрудниками ВНИИГиМ и Мещерского филиала был заложен деляночный опыт в трехкратной повторности на площади 0,3 га по оценке эффективности действия удобрительно-мелиорирующей смеси УМС для предупреждения деградации выработанных торфяников. Площадь делянок составляла 128 м² , рассматривали варианты с единовременным внесением УМС в количестве из расчета 10 т/га  и контроль (без удобрений). Агрохимические свойства почвы: pH=5,0-5,8; органический углерод 6,9-7,2; азот общий 0,4%, фосфор (P₂ O₅ ) 0,12-0,14%; калий (K₂ O) 0,07-0,14%. В 2005 г. на делянках возделывалась вико-овсяная смесь, а с 2006 года – смесь тимофеевки и костреца. Результаты 5-х летних исследований представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Динамика урожайности трав (сено) на участке Тинки II

Вариант	2005	2006	2007	2008	2009	Среднее за период
УМС	4,92	10,93	8,16	9,83	7,2	8,21
Контроль	2,3	6,27	5,3	5,44	4,9	4,84

 

Как видно из таблицы, урожайность при внесении УМС стабильно высокая в 1,7 раза выше, чем на контроле. В варианте с УМС формируются развитая корневая система, следовательно, в почву поступает больше органических остатков. К 2007 году величина органического углерода в пахотном слое на варианте с УМС увеличилась с 7,4 до 12,0%, а на контроле только до 8.8 %, что свидетельствует об активизации микробиологических и гумусообразовательных процессов. Дополнительное поступление в почву органического вещества от корней, опада и стерни обусловило улучшение структурного состояния почвы. На 7-й год опыта наблюдалось снижение плотности твердой фазы почвы на величину 0,25 – 0,3 т/м³ [8].       

В 2014 году в Тинки II был заложен мелкоделяночный опыт с рандомизированным размещение вариантов (делянки размером 10 х 10 м² в 4-х кратной повторности) с использованием модифицированного удобрения «Сапросил», который вносили из расчета 6 т/га. В качестве контроля был принят вариант с внесением минеральных удобрений из расчета 70-80 кг/га д.в. азота, 60-70 кг/га д.в. фосфора и калия. Вследствие обедненности торфяных почв медью на всех делянках вносили в качестве микроэлемента медь из расчета 25 кг/га медного купороса. Агрохимические показатели и агротехника возделывания были такие как в предыдушем опыте, использовался травяно-кормовой севооборот. После тимофеечно-кострецовой смеси в 2014 году был посеян яровой ячмень сорта «Криничный», в следующем 2015 году яровой рапс сорта «Визит», а в 2016 году овес сорта «Горизонт» 2-ой репродукции. В течение вегетации проводили комплекс необходимых наблюдений за метеорологическими параметрами, агрохимическими свойствами почвы, развитием и ростом растений и урожайностью культур.

Внесение в почву органоминерального удобрения оказало благоприятное воздействие на повышение продуктивности деградированных почв выработанных торфяников как непосредственно в год внесения, так и последействие в последующие 2  года (табл. 2).

Таблица 2 – Оценка влияния органоминерального удобрения «Сапросил» на урожайность и качество продукции

Вари-анты	2014 г. (ячмень)			2015 г. (рапс)			2016 г. (овёс)
	Уро-жай-ность, т/га	Кор-мовые еди-ницы, т/га	Обме- нная энер-гия, ГДж/га	Уро-жай-ность за 2 укоса, т/га	Кор-мовые еди-ницы, т/га	Обме-нная энер-гия, ГДж/га	Уро-жай-ность, т/га	Кор-мовые еди-ницы, т/га	Обме- нная энер-гия, ГДж/га
Конт-роль	1,47	1,87	16,92	58,0	5,94	91,2	2,98	3,0	29,7
ОМУ	2,34	2,97	27,00	89,0	11,73	156,6	3,79	3,82	37,8

 

Превышение урожайности в опытном варианте по сравнению с контролем в первый год составило 59,2 %, во второй – 53,4 % и на третий  – 27,2 %. Высокая  продуктивность  (11,73 т/га) получена при выращивании рапса за счет двух укосов. В опытном варианте отмечается увеличение содержания органических веществ в почве.

Таким образом, новые органоминеральные удобрения на основе сапропеля показали высокую эффективность на почвах выработанных торфяников за счет сопряженного учета агрохимических свойств почв и особенностей сапропелей. В длительных опытах получено существенное увеличение урожайности сельскохозяйственных культур при использовании УМС и ОМУ при выращивании многолетних трав на 50-100 %, при выращивании ячменя, рапса и овса, соответственно на 59, 53, и 27 %.

Список литературы / References

1. Титова В.И. Особенности системы применения удобрений в современных условиях / В.И. Титова // Агрохимический вестник.- 2016.- №1. - С. 2-7.
2. Мерзлая Г.Е. Нетрадиционные органические удобрения / Г.Е. Мерзлая // Плодородие.- 2005.- №2.- С. 23-25.
3. Никитин В.А. Применение торфа и продуктов его переработки в сельском хозяйстве / В.А. Никитин, В.А Петрунина // Агрохимический вестник.- 2010.- №5. - С. 39-40.
4. Кирейчева Л.В Повышение плодородия почв на основе внесения сапропелей / Л.В. Кирейчева, О.Б. Хохлова // Вестник российской сельскохозяйственной науки.- 2005.- №5. - С.37-39.
5. Вазыхов И.Т. Патент РФ 2566684, Многокомпонентное органоминеральное удобрение / И.Т. Вазыхов, Л.В. Кирейчева, Т.Ю. Пуховская, В.Ю. Павлов// МПК С 05  F 7/00 (2006.01).
6. Кирейчева Л.В. Эффективность применения органоминеральных удобрений на основе сапропеля./ Кирейчева Л.В., Яшин В.М. // Агрохимический вестник.- 2015.- №2.- С. 37-40.
7. Хохлов Б.Н. Использование сапропеля на удобрение /Б.Н. Хохлов. Ярославль.: Верхне-Волжское книжное изд-во.- 1988.- 176 с.
8. Яшин В.М. Повышение плодородия деградированных и малопродуктивных почв путем использования удобрительно-мелиорирующих смесей / Л.В. Кирейчева Л.В., В.М. Яшин В.М., С.В. Перегудов, К.Н. Евсенкин, Е.Ю. Шилова // Мелиорация и водное хозяйство.- 2014.- №5-6.- С. 26-31.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Titova V.I. Osobennosti sistemy primenenija udobrenij v sovremennyh uslovijah [Features fertilizer application system in modern conditions] /V.I. Titova // Agrohimicheskij vestnik [Agrochemical Gazette].- 2016.- №1. - P. 2-7. [in Russian]
2. Merzlaja G.E. Netradicionnye organicheskie udobrenija [Alternative organic fertilizers] / G.E. Merzlaja // Plodorodie [Fertility].- 2005.- №2.- P. 23-25. [in Russian]
3. Nikitin V.A. Primenenie torfa i produktov ego pererabotki v sel'skom hozjajstve [The use of peat and its processing products in agriculture] / V.A. Nikitin, V.A Petrunina // Agrohimicheskij vestnik [Agrochemical Gazette].- 2010.- №5. - P. 39-40. [in Russian]
4. Kirejcheva L.V Povyshenie plodorodija pochv na osnove vnesenija sapropelej [Improving soil fertility through application of sapropel] / L.V. Kirejcheva, O.B. Hohlova // Vestnik rossijskoj sel'skohozjajstvennoj nauki [Bulletin of the Russian agricultural science].- 2005.- №5. - P. 37-39. [in Russian]
5. Vazyhov I.T. Patent RF 2566684, Mnogokomponentnoe organomineral'noe udobrenie [Multi-component organic-fertilizer] / I.T. Vazyhov, L.V. Kirejcheva, T.Ju. Puhovskaja, V.Ju. Pavlov// MPK S 05  F 7/00 (2006.01). [in Russian]
6. Kirejcheva L.V. Jeffektivnost' primenenija organomineral'nyh udobrenij na osnove sapropelja. [The effectiveness of the use of organic fertilizers based on sapropel] / Kirejcheva L.V., Jashin V.M. // Agrohimicheskij vestnik [Agrochemical Gazette].- 2015.- №2.- P. 37-40. [in Russian]
7. Hohlov B.N. Ispol'zovanie sapropelja na udobrenie [The use of sapropel fertilizer] /B.N. Hohlov. Jaroslavl'.: Verhne-Volzhskoe knizhnoe izd-vo [Upper Volga Book Publishers].- 1988.- 176 p. [in Russian]
8. Jashin V.M. Povyshenie plodorodija degradirovannyh i maloproduktivnyh pochv putem ispol'zovanija udobritel'no-meliorirujushhih smesej [Increased fertility of degraded and unproductive soils through the use of a fertilizer-ameliorating mixtures] / L.V. Kirejcheva L.V., V.M. Jashin V.M., S.V. Peregudov, K.N. Evsenkin, E.Ju. Shilova // Melioracija i vodnoe hozjajstvo [Irrigation and Water Management].- 2014.- № 5-6.- P. 26-31. [in Russian]