Влияние сапропеля на агрохимические показатели почвы, урожайность и качество овощных культур

УДК 616:631.8

В. О. Ежков, Р.Р. Газизов, И. А. Яппаров, Л. М.-Х. Биккинина, Д. В. Ежкова, Д. А. Яппаров, Р. Н. Файзрахманов

ВЛИЯНИЕ САПРОПЕЛЯ НА АГРОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПОЧВЫ,

УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО ОВОЩНЫХ КУЛЬТУР

Ключевые слова: сапропель, белокочанная капуста, почва, урожайность, качество.

Изучено влияние сапропеля естественной влажности на агрохимические показатели почвы, урожайность и химический состав раннеспелой капусты. Внесение сапропеля в почву способствовало значительному снижению гидролитической кислотности, увеличению суммы поглощенных оснований и обогащение ее обменным калием, подвижными формами фосфора и серы. Установлено увеличение урожайности капусты на 3,9-15,3%. В ней увеличилось содержание витамина «С», общего азота, калия и серы. Оптимальной дозой внесения, обеспечившей максимальную прибавку урожая, стала доза 60 т/га.

Key words: sapropel, cabbage, soil, yield, quality.

The influence of sapropel of natural moisture on the agrochemical parameters of soil, yield and chemical composition of early-maturing cabbage. Introduction of sapropel into soil led to a significant decrease in hydrolytic acidity, increased amount of absorbed bases and its enrichment of the exchangeable potassium, mobile forms ofphosphorus and sulfur. The increase in yield of cabbage by 3.9 and 15.3%. It increased the content of vitamin C, total nitrogen, potassium and sulfur. The optimal dose of application, provided the maximum yield increase was the dose of 60 t/ha.

Введение

Республика Татарстан обладает большими по объему и разнообразными по качественному составу сырьевыми ресурсами, в том числе: фосфоритами более 6 млн. т, глауконитами - 65 млн. т, сапропе-лями - около 100 млн. т, бентонитами - 120 млн. т, цеолитами - 300 млн. т и т.д. [1, 2].

Среди природных агроминералов уникальным является сапропель, который представляет собой органоминеральный комплекс, сформировавшийся в результате биохимических, микробиологических и механических процессов из остатков отмирающих растительных и животных организмов и привносимых в пресные водоемы органических и минеральных примесей. Наиболее ценная органическая часть сапропеля представлена гуминовыми кислотами, низкомолекулярными органическими соединениями, витаминами, каротиноидами, ферментами и аминокислотами природного происхождения. Минеральная часть представлена биологически доступными соединениями микро- и макроэлементов. Сапропель обладает высокими ионообменными и каталитическими свойствами [3, 4].

Благодаря уникальному сложному органо-минеральному составу сапропеля, его природному происхождению, высокой влагоудерживающей и поглощающей способности, он результативно применяется в различных отраслях агропромышленного комплекса. В растениеводстве и земледелии сапропель используют в качестве высокоэффективного удобрения для всех типов почв и всех видов растений. Внесение сапропеля в почву обеспечивает улучшение ее структуры, рекультивацию и воспроизводство, способствует снижению расхода воды для полива, повышает урожайность, улучшает качество выращиваемых культур, сохраняет свое полезное действие в течение пяти и более лет [5-7].

В сельскохозяйственном животноводстве и пушном звероводстве сапропель востребован как ценная кормовая добавка богатая минеральными и биоактив-

ными веществами, которая повышает продуктивность, улучшает метаболизм, пищеварение и усвояемость кормов, устраняет витаминную недостаточность и укрепляет иммунитет. Сапропель широко используется в производстве различной кормовой продукции в качестве основного компонента и наполнителя [8, 9].

В производстве кормовых сорбентов и сорбент-мелиорантов сапропель используют для удаления солей тяжелых металлов и радиоактивных элементов из организма животных, почвы, воды, удаления нерастворимых в воде веществ типа нефти, технических масел, мазута с водных и любых твердых поверхностей [10, 11].

Целью исследований стало изучение влияния сапропеля в качестве природного органоминерального удобрения на агрохимические свойства почвы, урожайность белокочанной капусты и качество ее продукции.

Материалы и методы исследования

Использовали природный минерал - сапропель месторождения озеро Белое Тукаевского района Республики Татарстан. Сапропель проходил этап замораживания в естественных природно-климатических условиях.

Химический состав сапропеля определяли методом количественного спектрального анализа на спектрометре ЭС-1 на базе дифракционного спектрографа ДФС-458С и фотоэлектронного регистрирующего устройства типа ФП-4, без специальной пробоподготовки.

Сапропель естественной влажности применяли в качестве органо-минерального удобрения для улучшения структуры почвы, увеличения урожайности и улучшения качества ранней капусты - белокочанная, сорт Грибовский-147. Выбор белокочанной капусты при исследовании был определен, тем, что на современном этапе она является одной из важнейших овощных культур в рационе питания человека и животных.

Вегетационный опыт заложен на выщелоченном черноземе, емкость сосудов 20 кг воздушно-сухой почвы. Вносили сапропель естественной влажности 60,0%, из расчета дозы - 100, 60 и 40 т/га.

Схема опыта: 1) контроль - без удобрений; 2) фон -NPK по 100,0 мг/кг почвы; 3) фон + сапропель 33,3 г/кг почвы (100 т/га); 4) фон + сапропель 20,0 г/кг почвы (60 т/га); 5) фон + сапропель 13,3 г/кг почвы (40 т/га).

При анализе почвенных и растительных образцов использовали методы:

- определение подвижных соединений фосфора и калия по методу Кирсанова в модификации ЦИНАО, ГОСТ 26207-91;

- определение суммы поглощенных оснований по методу Каппена, ГОСТ 27821-88;

- приготовление солевой вытяжки и определение ее рНси1 по методу ЦИНАО, ГОСТ 26483-85;

- определение гидролитической кислотности по методу Каппена в модификации ЦИНАО, ГОСТ 26212-91;

- методы определения общего азота, ГОСТ 2610784;

- определение содержания общего азота в кормах, комбикормах, в растениях, ГОСТ 13496.4-84;

- определение общего фосфора в растениях, ГОСТ 13586-68;

- определение общего калия в растениях, ГОСТ 13586-68;

- определение легкорастворимых углеводов (сахара) в кормах, ГОСТ 13586-68;

- определение аскорбиновой кислоты (витамина С) по методу И.К. Мурри.

Цифровые показатели, полученные при выполнении работы, анализировали по стандартным программам вариационной статистики согласно пакету программ Microsoft Office Excel-2007.

Результаты исследований и обсуждение

При исследовании химического состава сапропеля отмечали широкий спектр биогенных макро- и микроэлементов. В его составе не установлено присутствие высокоопасных элементов - кадмия, олова и мышьяка. Химический состав сапропеля месторождения озеро Белое РТ представлен, в %: SiO2 -11,0-12,4; Al2O3 - 4,3-5,9; Fe2O3 - 0,9-7,8; CaO - 11,7-26,0; P2O5 - 0,5-0,7; S - 1,2-1,3; N общ. - 0,9-1,2. Минеральная часть сапропеля весьма вариабельна и представлена: каолинитом, монтмориллонитом, гиббситом, вермикулитом, сапонитом, аморфным кремнеземом, галлуазитом, хлоритом и др. При микроскопическом исследовании сапропеля не выявлены патогенные микроорганизмы - сальмонеллы, протей, энтеробактерии, стафилококки и др., а также яйца гельминтов.

Фенологические наблюдения за ростом и развитием растений капусты в период вегетации показали, что на контроле без удобрений растения росли и развивались медленно. Наиболее интенсивный рост и развитие растений наблюдался в варианте с внесением сапропеля из расчета 60 т/га. На этом варианте раньше всех началась фаза завязывания (формирования) кочана, при внесении сапропеля из расчета 100 т/га наблюдалось некоторое угнетение растений,

вследствие чего фаза завязывания кочана наступила на 5-6 суток позже, чем у растений варианта с внесением сапропеля в дозе 60 т/га. На варианте с внесением сапропеля 40 т/га фаза завязывания кочана наступила одновременно с растениями в варианте с внесением только NPK (фон). Самая поздняя фаза завязывания кочана у растений капусты была на контроле без внесения удобрений.

Такой темп роста и развития растений капусты в различных вариантах опыта по-разному повлиял на формирование урожая. Максимальный урожай капусты был в варианте с внесением сапропеля из расчета 60 т/га, где вес кочана по повторностям в среднем составил 1410 г/сосуд. В варианте с внесением сапропеля из расчета 40 т/га и 100 т/га вес кочана капусты составил в среднем 1333,0 г/сосуд и 1271,0 г/сосуд соответственно. На фоне №К без внесения сапропеля урожайность капусты составила 1223,0 г/сосуд, а на контроле без удобрений - 896,0 г/сосуд.

Совместное внесение сапропеля с минеральными удобрениями достоверно повышало урожай капусты на 41,3-57,3% по сравнению с контролем (НСР095, г/сосуд). Внесение различных доз сапропеля на фоне минеральных удобрений повышало урожай капусты по сравнению с фоном на 3,9-15,3%.

Максимальная прибавка урожая капусты на фоне №К - 15,3% была в варианте с внесением сапропеля из расчета 60 т/га, минимальная - 3,96% на варианте с внесением сапропеля из расчета 100 т/га. При внесении сапропеля из расчета 40 т/га на фоне №К прибавка урожая капусты составила 9,0%.

Математическая обработка урожайных данных этих вариантов опыта показала, что прибавка урожая капусты от применения сапропеля на фоне минеральных удобрений достоверна на вариантах с внесением сапропеля из расчета 40 и 60 т/га. На варианте с внесением сапропеля из расчета 100 т/га на фоне №К получена прибавка урожая капусты только 47,0 г/сосуд, что находится ниже наименьшей существенной разности опыта и является недостоверной. Подобное явление объясняется тем, что при внесении высокой дозы сапропеля (100т/га) на фоне №К, несмотря на создание благоприятных физических свойств почвы (повышение рыхлости, пороз-ности, воздухопроницаемости) в почве проявляются повышенные дозы отдельных элементов или неоптимальное их соотношение для растений капусты. Вследствие этого рост и развитие растений на варианте с внесением сапропеля из расчета 100 т/га были несколько замедлены, чем на вариантах с внесением сапропеля из расчета 40 и 60 т/га, что привело к некоторому снижению урожая капусты.

При исследовании качественных показателей установлено, что внесение природного сапропеля в почву обусловило увеличение содержания в культуре витамина С на 11,5-21,3% в сравнении с фоновыми показателями (табл. 1).

Существенное увеличение содержания витамина С в белокочанной капусте связано, по нашему мнению, с поступлением из сапропеля комплекса природных витаминов, в т.ч. и витамина С, и с физиологической особенностью культуры, позволяющей его аккумулировать. При этом больший объем кумуляции витамина

С достигнут в варианте с внесением сапропеля в дозе 40 т/га, что объясняется адекватным поступлением и полным усвоением витамина на физиологический рост культуры и ее созревание.

Таблица 1 - Влияние сапропеля на химический состав и качество капусты

Показа- Варианты опыта

тели конт- фон фон+сапропель, т/га

роль 100 60 40

Вит. С, 13,9 19,2 21,4 21,8 23,3

мг/100г ±1,32 ±1,14 ±2,01 ±1,56 ±2,38

Сахар, % 22,9 23,2 20,7 23,4 23,2

±2,12 ±2,34 ±1,98 ±3,16 ±1,74

Сухое ве- 5,54 5,84 6,57 6,03 6,74

щество, % ±0,56 ±0,67 ±1,08 ±0,92 ±0,98

Нитраты, 84,2 109,7 117,2 126,7 124,0

мг/кг ±15,5 ±17,2 ±15,3 ±16,8 ±18,5

содержание в % на сухое вещество

Азот 1,61 2,02 2,32 2,10 2,05

±0,34 ±0,52 ±0,21 ±0,44 ±0,12

Фосфор 0,84 ±0,07 1,00 ±0,12 0,98 ±0,24 0,99 ±0,31 0,98 ±0,16

Калий 3,71 3,73 4,70 4,39 4,06

±1,11 ±0,24 ±0,36 ±0,42 ±0,40

Сера 0,40 0,42 0,60 0,45 0,42

±0,03 ±0,02 ±0,04 ±0,03 ±0,02

О равномерно протекающих биохимических процессах под действием сапропеля свидетельствует увеличение сухого вещества капусты на 3,2-15,4% в сравнении с фоном.

Внесение сапропеля способствовало некоторому снижению содержания сахара в сравнении с фоном, особенно в варианте с внесением сапропеля в дозе 100 т/га. На остальных вариантах 60 и 40 т/га уровень сахара в культуре существенно не отличался, и колебался в пределах 20,7-23,9 %.

Азотистые соединения в сапропеле обусловили повышение их количества в капусте на 6,8-15,5% в сравнении с фоном. При этом не установлено дозозависимо-го от количества сапропеля характера накопления нитратов, показатели которых колебались в пределах 84,0124,0 мг/кг на сырое вещество. Следует особенно отметить, что показатели в два-три раза ниже допустимой концентрации - ПДК 300,0 мг/кг.

Анализ химического состава капусты показал, что внесение сапропеля способствовало повышению содержания общего азота, калия и серы, что носило ярко выраженный дозозависимый характер. При внесении сапропеля в наивысшей дозе отмечали увеличение азота на 14,8%, 60 т/га - на 3,9 и 40 т/га - 1,5% в сравнении с фоновыми показателями.

Содержание калия при внесении сапропеля из расчета 100 т/га повысилось на 26,0%, 60 т/га - на 17,7 и 40 т/га - на 8,8% к фону в пересчете на сухое вещество.

Содержание серы в варианте с максимальной дозой сапропеля 100 т/га повысилось на 42,8% по сравнению с фоном, по остальным дозам показатели содержания элемента соответствовали фоновым значениям.

Содержание фосфора в капусте в вариантах с внесением сапропеля на фоне №К соответствовало

фоновым показателям. Это может быть связано, по-нашему мнению, с тем, что фосфор сапропеля, оказавшись в почве, переходит в труднодоступное для усвоения растениями состояние. Однако, эти же данные могут указывать как на сорбционные свойства сапропелей в почвах, так и на способность удерживать и пролонгировано возвращать фосфор в дальнейшем.

Подтверждением сорбционных свойств сапропеля могут служить исследования агрохимических свойств почвы (табл. 2). Установлено, что содержание подвижного фосфора в них существенно увеличилось: при внесении из расчета 100 т/га - на 22,1%, 60 т/га - на 13,8% и 40 т/га - на 9,6% в сравнении с фоном.

Таблица 2 - Влияние внесения сапропеля на агрохимические свойства выщелоченного чернозема под капустой

Показа- Варианты опыта

тели конт- фон фон+сапропель, т/га

роль 100 60 40

Р2О5, мг/кг 140,1 167,2 204,4 190,0 183,8

±12,3 ±15,8 ±9,3 ±17,8 ±16,4

К2О, мг/кг 154,4 162,2 190,3 184,5 170,6

±10,3 ±17,3 ±14,2 ±18,4 ±12,8

S подв, мг/кг 14,5 15,4 16,0 15,8 15,5

±1,28 ±1,56 ±2,08 ±3,0 ±2,46

рН сол. 5,47 5,49 5,84 5,74 5,60

±0,96 ±1,1 ±0,48 ±0,72 ±0,98

Нг мг.экв./ 5,15 5,20 2,72 3,09 3,19

100г ±1,2 ±1,5 ±1,0 ±0,9 ±1,4

Сумма погл. осн. 46,4 44,9 48,0 47,3 46,4

мг.экв./ ±4,3 ±3,5 ±2,8 ±6,4 ±5,8

100г

Максимальные дозы сапропеля из расчета 100 т/га способствовали наибольшему накоплению в почве обменного калия и подвижной серы. Увеличение их количества по отношению к фону составило 17,3% и 3,9% соответственно. При внесении сапропеля из расчета 60 т/га увеличение было на 13,5 и 2,6%, и при внесении из расчета 40 т/га - 4,9 и 0,6% соответственно.

Сапропель, особенно в высокой дозе, способствовал нейтрализации кислотности рН сол. до 0,35 ед. по сравнению с фоном.

Внесение сапропеля в почвы значительно снижало гидролитическую кислотность на 38,6-47,7 % с проявлением дозозависимой тенденции, с более лучшими значениями в наивысшей дозе.

Сапропель в разных дозах способствовал увеличению суммы поглощенных оснований почвы на 3,3-7,0%, что обосновано большим содержанием макро- и микроэлементов.

Заключение

Проведенные исследования позволяют сделать вывод о том, что использование сапропеля естественной влажности в качестве органоминерального мелиоранта и удобрения в дозах 100, 60 и 40 т/га способствовало улучшению агрохимических свойств почвы, увеличению урожайности капусты

на 3,9-15,3% и улучшению качества продукции. По совокупности перечисленных показателей наиболее оптимальной была доза из расчета 60 т/га.

Внесение сапропеля в почву оказало существенное влияние на ее агрохимические свойства: улучшилась реакция почвенный среды - до слабокислой, существенно увеличилось содержание подвижного фосфора на 9,6-22,1%, обменного калия на 4,917,3%, подвижной серы - на 0,6-3,9% и суммы поглощенных оснований на 3,3-7,0%, в сравнении с фоновыми показателями.

В капусте увеличилось содержание витамина С на 11,5-21,3%, сухого вещества - 3,2-15,4, общего азота - 1,5-14,8, калия - на 8,8-26,0 и серы 7,1-42,8%. Содержание фосфора существенно не изменялось.

Результаты позволяют положительно оценить перспективу применения природного сапропеля с целью повышения урожайности растений и получения качественной продукции на основе технологий применения природного экологически безопасного агроминерала.

Литература

1. Р.Х. Абузяров, Ф.Г. Ахметов, П.А. Аблямитов, А.И. Буров, С.П. Васильев, М.К. Гайнуллина, Д.Х. Гатаул-лин, У.Г. Дистанов, Г.О. Ежкова, М.С. Ежкова, Л.П. за-рипова, З.Т. Закиров, А.В. Иванов, Ф.И. Идиатуллин, Т.Х. Ишкаев, Д.А. Кикило, Т.П. Конюхова, О.А. Коты-лев, Р.М. Миннуллин, А.К. Садретдинов, М.Я. Трема-сов, А.Н. Тюрин, А.В. Якимов, О.А. Якимов, Агромине-ральные ресурсы Татарстана и перспективы их использования, / Под ред. д.с./х.н. А.В. Якимова. Фэн, Казань, 2002. 272 с.

2. А.Х. Яппаров, Ш.А. Алиев, И.А. Яппаров, А.М. Ежкова, В.О. Ежков, Н.Ш. Хисамутдинов, И.А. Дегтярева, Н.Л. Шаронова, Л.М.-Х. Биккинина, И.Х. Габдрахманов, Е.С. Нефедьев, М.С. Ежкова, Д.А. Яппаров, А.А. Лук-манов, Нанотехнологии в сельском хозяйстве: научное обоснование получения и технологии использования наноструктурных и нанокомпозитных материалов / Под ред. д.с./х.н. А.Х. Яппарова. Центр инновационных технологий, Казань, 2013. 252 с.

3. Р.Н. Файзрахманов, Химический состав сапропелей Республики Татарстан и перспективы их применения в животноводстве, Ученые записки КГАВМ, 202, 199-203 (2010).

4. В.О. Ежков, Р.Н. Файзрахманов, Е.В. Семакина, Д.В. Ежкова, А.М. Ежкова Наноструктурный сапропель: изготовление, изучение физико-химических свойств и определение безопасных доз применения, Вестник технологического университета, 19, 20, 172-176 (2016).

5. И.А. Яппаров, И.М. Суханова, Р.Р. Газизов, Л.М.Х. Биккинина, М.М. Ильясов, Воздействие водных органо-минеральных суспензий и их наноструктурных аналогов на урожайность гречихи, Вестник технологического университета, 19, 16, 174-176 (2016).

6. Д.В. Ежкова, В.В. Сидоров, Р.Р. Газизов, И.А. Дегтярева, Влияние осадков сточных вод на урожайность яровой пшеницы, В сб. материалов XV Международной конференции молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии» (г. Казань, 13-14 апреля 2016 г.). Издательство «БРИГ», Казань, 2016. С. 167-169.

7. И.А. Дегтярева, Т.Ю. Мотина, А.Я. Давлетшина, Д.В. Ежкова, С.К. Зарипова, Влияние влажности почв на жизнеспособность микроорганизмов, входящих в состав комплексного биоудобрения, Вестник технологического университета, 18, 12, 201-204 (2015).

8. V.O. Ezhkov, A.Kh. Yapparov, A.M. Ezhkova, I.A. Yap-parov, G.O. Ezhkova, R.N. Faizrakhmanov, T.Y. Motina Studying the action of different doses of nanostructured sap-ropel on the morpho-functional state of the contact of the digestive system of white mice, Nanotechnologies in Russia, 11, 7-8, pp. 497-505 (2016). DOI: 10.1134/S1995078016040066.

9. Е.В. Семакина, Д.В. Ежкова, В.О. Ежков Действие наноструктурного сапропеля на показатели биологической безопасности мяса цыплят-бройлеров, В сб. материалов XV Международной конференции молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии» (г. Казань, 13-14 апреля 2016 г.). Издательство «БРИГ», Казань, 2016. С. 305-306.

10. Д.В. Ежкова, Изготовление наноструктурного сапропеля и разработка технологии его применения для сорбции тяжелых металлов в организме животных, В сб. тезисов докладов II Международной школы-конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Материалы и технологии XXI века», (К(П)ФУ, Казань, сентябрь 2023, 2016), С. 230.

11. А.Х. Яппаров, И.А. Дегтярева, А.М. Ежкова, И.А. Яп-паров, Н.Л. Шаронова, А.Я. Давлетшина, И.А. Шайдул-лина, Ремедиация нефтезагрязненной почвы с использованием наносорбента и консорциума аборигенных уг-леводородокисляющих микроорганиз-мов, Нефтяное хозяйство, 1, 115-117 (2016).

© О. В. Ежков - д-р вет. наук, проф. каф. пищевой инженерии малых предприятий КНИТУ, egkov-vo@mail.ru; Р. Р. Газизов - ученый секретарь ФГБНУ «Татарский научно-исследовательский институт агрохимии и почвоведения», niiaxp2@mail.ru; И. А. Яппаров - д-р биол. наук, врио дир. ФГБНУ «Татарский научно-исследовательский институт агрохимии и почвоведения», niiaxp2@mail.ru; Л. М.-Х. Биккинина - канд. с/хоз. наук, зав. лаб. агрохимических исследований того же ин-та, liliyaagro@mail.ru; Д. В. Ежкова - студентка КНИТУ, er-rer@mail.ru; Д. А. Яппаров - канд. экон. наук, гл. науч. сотр. ФГБНУ «Татарский научно-исследовательский институт агрохимии и почвоведения», niiaxp2@mail.ru; Р. Н. Файзрахманов -канд. с/хоз. наук, доцент каф. экономики и организации предприятий «КГАВМ имени Н.Э. Баумана», ramil140679@mail.ru.

V. O. Ezhkov - Doctor of Veterinary Sciences, Professor of the Department of Food Engineering of Small Enterprises of KNRTU, egkov-vo@mail.ru; R. R. Gazizov - Candidate of Agricultural Sciences, Head of the Department of agrochemical research of Tatar Research Institute for Soil Science and Agricultural Chemistry, rasim_0410@mail.ru; I A. Yapparov - Doctor of Biological Sciences, Acting Director of Tatar Research Institute for Soil Science and Agricultural Chemistry, niiaxp2@mail.ru; L.M.-H. B ikinina - Candidate of Agricultural Sciences, Head of the Laboratory of agrochemical research of Tatar Research Institute for Soil Science and Agricultural Chemistry, liliyaagro@mail.ru; D. V. Ezhkova - Student of KNRTU, er-rer@mail.ru; D. A. Yapparov - Doctor of Biological Sciences, Candidate of economic Sciences, chief researcher of Tatar Research Institute for Soil Science and Agricultural Chemistry, niiaxp2@mail.ru; R. N. Faizrakhmanov - Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor, Department of Economics and Organization of Federal state budgetary educational institution of higher education Kazan State Academy of Veterinary Medicine named after NE Bauman, ramil140679@mail.ru.