17 Травня 2022

Використання мінеральних капсульованих добрив для оптимізації живлення картоплі

Проблема економного використання добрив завжди була актуальною. Втрати мінеральних добрив у процесі їх застосування – це колосальна кількість енергії, яка витрачається на їх виробництво, і недоотримана частина врожаю. Кожен відсоток зменшення втрат мінеральних добрив обертається мільйонами гривень економії, збереженням значної кількості трудових, сировинних та енергетичних ресурсів, а також зменшенням негативного впливу на довкілля.

КАПСУЛЮВАННЯ ДОБРИВ

Водорозчинні добрива найбільш легко засвоюються рослинами, однак внаслідок вимивання із ґрунту дощовими водами частина їх втрачається непродуктивно. Для створення в ґрунті запасу поживних речовин використовують мінеральні добрива довготермінової дії.

Сповільненого переходу будь-яких водорозчинних речовин до ґрунтового розчину можна досягти покриттям гранул добрива плівками з високомолекулярних сполук (капсулюванням добрив) або використанням гранульованих добрив, отриманих із порошків з добавками з цих же самих сполук  (наприклад поліакриламіду) чи речовин, що полімеризуються.

Проникні для води і водних розчинів полімерні плівки, що покривають гранули водорозчинних добрив, сповільнюють перехід поживних речовин до ґрунту різною мірою – залежно від товщини та складу полімерної плівки. Непроникні плівки, що містяться у ґрунті, з більшою чи меншою швидкістю руйнуються, після чого вміст добрива починає надходити у  ґрунтовий розчин, що започатковує процес регулювання інтенсивності розчинення мінеральних добрив.

Капсулювання – це технологічний процес поміщення частинки однієї речовини в оболонку з іншої речовини, інертної по відношенню до першої.

Капсулювання передбачає ізоляцію частинок капсульованої речовини між собою й від навколишнього середовища без регламентації структури, розмірів і форми складових елементів капсули – ядра та оболонки. Така ізоляція забезпечується завдяки дифузійній перешкоді, яка ускладнює або повністю виключає взаємодію капсульованої речовини з навколишнім середовищем.

Основний компонент капсули може бути у будь-якому агрегатному стані. Капсулювання застосовують для гідридів, солей кислот, основ, багатьох класів органічних сполук (моно- та високомолекулярних), які становлять собою каталізатори, стабілізатори, пластифікатори, оливи, рідке та тверде паливо, розчинники, барвники, пестициди, добрива, лікарські препарати, ароматизатори, харчові добавки, волокна, ферменти та мікроорганізми. До складу мікрокапсули може входити інертний наповнювач: він є середовищем, в якому речовина диспергувалася у процесі мікрокапсулювання, або потрібний для подальшого функціонування активної речовини. Вміст капсульованої речовини в мікрокапсулах зазвичай становить 50–90%, але може сягати і 95–98% від маси капсули. Ця величина може коливатися залежно від умов виготовлення, співвідношення кількості матеріалу оболонок і кількості речовини, яку капсулюють, та інших параметрів процесу: температури, ступеня диспергування, в’язкості середовища, наявності ПАР тощо.

Основним завданням капсулювання мінеральних добрив є регулювання швидкості вивільнення елементів живлення, але водночас цим процесом можна поліпшити низку основних фізичних характеристик мінерального добрива.

Капсулювання добрива збільшує його міцність, а також зменшує гігроскопічність і злежуваність, що відповідно дає можливість зберігати його більш тривалий час без втрати якісних показників і значно зберегти витрати на зберігання та транспортування. При цьому поліпшується сипкість добрив, що забезпечує рівномірність їх внесення відповідною технікою.

ДОСЛІДЖЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ДОБРИВ

Ми провели дослідження, метою якого було визначення впливу новостворених капсульованих мінеральних добрив на ріст і розвиток рослин картоплі, а також на навколишнє середовище.

Польові дослідження проводили згідно з методиками на дослідних полях Інституту сільського господарства Карпатського регіону НААН. Ґрунт – темно-сірий опідзолений глеюватий легкосуглинковий. Вміст гумусу – 2,9, рН = 5,8. Попередник – озима пшениця.

Читати по темі: Внесення добрив під картоплю

Для дослідження використано сорт Щедрик – ранній столовий сорт картоплі. Період вегетації (від садіння до відмирання бадилля) становить 103 доби. Бульби сорту округлі, жовті, з білим м’якушем, квітки білі. Маса товарної бульби 100–110 г. Сорт також придатний для переробки на картоплепродукти. Смакові та якісні показники добрі – 4,1 бала. Характерною особливістю сорту Щедрик є висока посухостійкість.

Схема досліду передбачала внесення різних видів добрив і включала п’ять варіантів:

  1. Контроль (без добрив);
  2. Гранульоване добриво (нітроамофоска);
  3. Капсульоване добриво №1 (10% капсула, склад: полістирол, лігнін);
  4. Капсульоване добриво №2 (10% капсула, склад: полістирол, лігнін, цеоліт);
  5. Капсульоване добриво №3 (10% капсула, склад: лігнін, цеоліт).

Норма внесення кожного виду добрива – 0,8 т/га. Густота насаджень картоплі – 50 тис. кущів на 1 га. Вегетація культури тривала з 30 квітня до 21 серпня.

Таблиця 1. Середній вміст нітратів у бульбах картоплі

Для оцінки впливу внесення надлишкової кількості добрив у агроекосистему картоплі доцільно виконати аналіз динаміки рухомості елементів живлення, можливих міграцій за межі екосистеми (в гідросферу та атмосферу), вмісту нітратів у продукції.

Встановлено, що вміст нітратів у бульбах картоплі залежав від виду застосованого добрива (табл. 1). Цей показник суттєво не змінювався у разі застосування різних видів добрив, що, ймовірно, пов’язано з незначною відмінністю в кількості засвоєних картоплею елементів живлення.

Ми здійснили аналіз розподілу гранульованих і капсульованих мінеральних добрив у агроекосистемі, дані розрахунків наведено на рис. 1.

Рис. 1. Баланс використання мінеральних добрив (гектарна норма) в агроекосистемі
Рис. 1. Баланс використання мінеральних добрив (гектарна норма) в агроекосистемі

Як видно із рис. 1, у варіанті застосування капсульованих добрив в агроекосистемі картоплі їх засвоєння рослинами збільшується на 4,4% (за рахунок пролонгованого вивільнення із оболонки), що зменшує ризик «голодування» рослин у період активного вимивання добрив ґрунтовими та поверхневими водами. Водночас втрати в гідросферу та атмосферу при застосуванні капсульованих добрив зменшуються на 106,3 кг/га, що на 47,4% менше, ніж за використання звичайних мінеральних добрив.

ПРИРІСТ ВРОЖАЮ КАРТОПЛІ

Також було проведено польові випробування впливу капсульованих мінеральних добрив на розвиток та врожайність картоплі в агроекосистемі. Аналіз отриманих результатів свідчить, що врожайність картоплі у варіантах з капсульованими добривами була різною (рис. 2).

Рис. 2. Вплив добрив на врожайність картоплі
Рис. 2. Вплив добрив на врожайність картоплі

Приріст врожаю у варіанті з застосуванням гранульованих добрив становив у середньому 13,64 т/га, тоді як у варіантах з капсульованим добривом – в середньому 17,71–31,02 т/га. Особливо слід відзначити результати на варіанті з капсульованим добривом  №2, де приріст врожаю порівняно з контролем становив 31,02 т/га (34%).

Встановлено, що всі види капсульованих добрив забезпечують вищі результати завдяки рівномірному вивільненню елементів живлення. Оскільки кількість опадів на початку вегетаційного періоду була надмірною, це могло спричинити значне вимивання гранульованих добрив. Значне зменшення опадів у липні та серпні в поєднанні з нестачею елементів живлення спричиняло пригнічення росту і розвитку рослин картоплі на цьому варіанті.

Отже, за відповідних метеорологічних умов вегетаційного періоду картоплі сорту Щедрик оптимальне сере­довище для забезпечення елементами живлення створювало капсульоване добриво №2, до складу оболонки якого, крім полістиролу, входили лігнін і природний сорбент.

ВПЛИВ НА ЯКІСТЬ БУЛЬБ

Картопля – одна з найбільш поширених сільськогосподарських культур в Україні. Тому надзвичайно важливо отримувати продукцію високої якості, адже картопля добре реагує на фон мінерального живлення.

Ми встановили, що в усіх варіантах із використанням капсульованих добрив показники якості бульб були вищими, ніж у варіанті з простим гранульованим добривом. Проте найкращі результати показав варіант із добривом, до складу капсулоутворюючої композиції якого входила більша частка полістиролу. Ймовірно, він забезпечував більшу механічну міцність оболонки і відповідно подовжував термін її функціонування без руйнування та тривале вивільнення поживних елементів під час вегетації картоплі.

Окрім того, отримані результати дослідження свідчать, що добрива суттєво вплинули на кількість і фракційний склад картоплі (табл. 2).

Таблиця 2. Вплив добрив на фракційність картоплі

Якщо на контролі загальна кількість бульб із 10 кущів становила у середньому 106 шт., то у варіанті з гранульованим добривом – 118, у варіантах 3, 4 і 5 з капсульованими добривами – відповідно 133; 128 і 126 шт. При цьому найвищою товарність бульб картоплі була у варіанті з капсульованим добривом №2.

Таку ж закономірність встановлено і при визначенні середньої маси бульб картоплі з 10 кущів. Так, у варіанті з гранульованим добривом вона була більшою на 2,48 кг, ніж на контролі, а у варіантах 3, 4 і 5 з капсульованими добривами – більшою відповідно на 3,44; 5,72 та 3,12 кг. Найвищу врожайність отримано у варіанті з використанням капсульованого добрива №2.

Отже, застосування капсульованих мінеральних добрив на картоплі не лише збільшує кількість продукції, а й поліпшує її основні якісні показники. Капсульовані мінеральні добрива на посівах картоплі збільшують врожайність і поліпшують товарність бульб (кількість товарної фракції картоплі розміром ≥35 мм за внесення капсульованого добрива №1 збільшилася на 23,9%, капсульованого добрива №2 – на 41,8%, капсульованого добрива №3 – на 17,9% порівняно з контролем).

Коефіцієнт ефективності використання добрив, який характеризує кількість діючої речовини, витраченої на одиницю збільшення врожаю, свідчить про ефективність застосованої агротехнології. Відповідно до проведених розрахунків (табл. 3), коефіцієнт ефективності використання добрив (Kеф) у агроекосистемі картоплі для гранульованого добрива становив 33,43, що в 1,5 разу менше, ніж у варіанті з використанням КД №1, у 2,6 разу менше, ніж з КД №2, і у 1,4 разу менше, ніж з КД №3.

Таблиця 3. Коефіцієнт ефективності використання різних видів добрив

ВИСНОВКИ

Встановлено, що всі види капсульованих добрив забезпечують кращі результати завдяки рівномірному вивільненню елементів живлення. Таким чином, за відповідних метеорологічних умов картопля сорту Щедрик отримувала оптимальне середовище для забезпечення елементами живлення за допомогою капсульованого добрива №2, до складу оболонки якого, крім полістиролу, входили лігнін і природний сорбент, які, у свою чергу, не тільки підтримували динамічну стійкість оболонки, а й сприяли своєчасному вивільненню біогенних елементів живлення.

В усіх варіантах, на яких використовували капсули добрива, показники якості бульб були вищими, ніж у варіанті з використанням простого гранульованого добрива
В усіх варіантах, на яких використовували капсули добрива, показники якості бульб були вищими, ніж у варіанті з використанням простого гранульованого добрива

Приріст урожаю в варіанті застосування капсульованих добрив становив у середньому 17,71–31,02 т/га. Особливо слід відзначити результати на варіанті з капсульованим добривом №2, де приріст урожаю порівняно з контролем становив 31,02 т/га (34%). Ці види добрив поліпшили й товарність бульб.

Також встановлено, що коефіцієнт ефективності використання добрива у капсульованих добрив значно вищий, ніж у гранульованих, оскільки за меншої кількості внесеної діючої речовини врожайність зростає. Це свідчить про високу господарську ефективність використання капсульованих видів добрив у технологіях вирощування сільськогосподарських культур, зокрема картоплі.

І. С. Тимчук, канд. с.-г. наук, М. С. Мальований, д-р техн. наук, Національний університет «Львівська політехніка»; К. І. Яцух, канд. біол. наук, Інститут сільського господарства Карпатського регіону НААН України

Опубліковано в журналі “Агроном”, 2022

Найсвіжіші матеріали читайте в журналі «Агроном». Слідкуйте за головними агрономічними новинами на нашій сторінці у Facebook та каналі в Telegram

0 Коментарі
Вбудовані Відгуки
Переглянути всі коментарі

СТАТТІ ПО ТЕМІ

Хвороби картоплі в період зберігання

Після збирання картоплі на полях її зазвичай...

Як позбутися грудок при збиранні картоплі

Минулого сезону серйозною проблемою для багатьох фермерів...

Зниження гербіцидних токсикозів у сівозміні з картоплею

При вирощуванні різних сільськогосподарських культур сьогодні важко...

Погода

Kyiv
рвані хмари
15.7 ° C
16.5 °
14.2 °
45 %
0.9kmh
62 %
Вт
18 °
Ср
11 °
Чт
19 °
Пт
22 °
Сб
18 °