The impact of combined mineral nutrition systems on the productivity of apple varieties and the economic efficiency of their use

Full Text

Введение

Лидирующее место в сельскохозяйственном производстве фруктов на территории нашей страны принадлежит яблоне, на долю которой приходится 200 тыс. га. В границах Ставропольского края площадь плодоносящих яблоневых садов составляет 4,3 тыс. га.

Уровень продуктивности яблони зависит от складывающихся погодно-климатических условий, сорта, разработанной системы минерального питания и др. Комбинированные системы минерального питания влияют на урожайность яблони, увеличивая среднюю массу плодов, а также оказывает воздействие на их химический состав. Сбалансированное применение макро- и микроэлементов, таких как азот, фосфор, калий и бор, а также хелатных форм микроэлементов способствует росту урожайности и улучшению потребительских свойств плодов, делая их более устойчивыми к болезням и вредителям (Шкуркин, 2023). 

Обеспеченность различных сортов яблони минеральными элементами питания зависит от почвенно-климатических условий, а потребность в них дифференцирована в течение всего вегетационного периода. Кроме того, потребление агрохимических веществ варьируется в зависимости от сортовых характеристик, интенсивности плодоношения и других факторов. В связи с чем разрабатываемая система удобрений должна не только обеспечивать потребность в питании плодовых деревьев и компенсировать их вынос, но и учитывать сбалансированное потребление минеральных элементов в зависимости от межфазных особенностей развития (Трунов, 2005; Онищенко, Дорошенко, 2023).

В агрономической практике интенсивных садов наблюдаются ключевые проблематики, связанные с минеральным питанием растений. Основные из них заключаются в недостатке или чрезмерном количестве питательных веществ. Такие состояния могут быть обусловлены повышенными потребностями молодых плодовых деревьев в питательных веществах (Онищенко и др., 2024).

Применение фертигации в засушливых условиях Ставропольского края позволяет вносить необходимые элементы питания в течение вегетационного периода, одновременно способствуя оптимальному уровню влажности почвы (Овчинников, Рябичева, 2015). Такой способ значительно уменьшает миграцию составляющих веществ минеральных удобрений за границы корнеобитаемого слоя (Гришутина, 2003). В ходе многолетнего опыта доказано, что фертигация влияет на увеличение массы плодов яблони до 265,7 г и урожайности до 12,7 т/га, а без удобрения показатели ниже и равны 257,7 г и 10,7 т/га соответственно (Айсанов и др., 2023).

Применение листовой подкормки, в свою очередь, способствует эффективному поглощению ассимиляционной поверхностью необходимых элементов питания для поддержания оптимальных показателей роста и развития плодового дерева (Фоменко, 2008; Фоменко и др., 2017). Такую же точку зрения поддерживает и K. Mengel (2002), утверждая, что листовое питание играет значимую роль в процессе оптимизации системы удобрений, поскольку обеспечивает прямое поступление питательных веществ в растения через их листья на ранних стадиях развития, улучшая их физиологическое состояние и, как следствие, увеличивая урожайность и качество продукции. В условиях Ставропольского края применение кальцийсодержащих и микроудобрений при внекорневых подкормках способствует увеличению урожайности плодовых культур до 18 т/га (Левшаков, Смиренин, 2019; Айсанов и др., 2022б).

Целью исследований стало изучение влияния систем минерального питания на количество плодиков, оставшихся после третьей волны опадения, а также среднюю массу плода, урожайность сортов яблони (Фуджи, Голден Делишес и Гала) и экономическую эффективность применения таких систем питания.

Материалы и методы

Исследования проводились на территории интенсивного сада ООО Научно-производственное объединение Агропарк «Красочное» Ипатовского городского округа Ставропольского края в период 2023…2025 гг.

Почвенный покров опытного участка представлен черноземами южными карбонатными мощными слабогумусированными слабодефлированными тяжелосуглинистыми на лессовидных тяжелых суглинках. По результатам лабораторных исследований, проведенных в 2022 г., плотность первого метрового слоя почвы равна 1,22…1,31 г/см³, что характеризует почвы как рыхлые (по Неговелову, Валькову), а во втором метровом слое – 1,29…1,45 г/см³ (рыхлые, рыхловатые и плотноватые). Основная агрохимическая характеристика корнеобитаемого слоя представлена в таблице 1.

Таблица 1 – Результаты агрохимического анализа учетных делянок (2022 г.)

Чернозем южный характеризуется щелочной реакцией почвенного раствора; низким уровнем обеспеченности органическим веществом; повышенным содержанием подвижного фосфора в слое почвы 0…20 см (38 мг/кг почвы) и очень низким в слое почвы 20…130 см (9 мг/кг почвы), низким – 130…170 см (15 мг/кг почвы); повышенным содержанием подвижного калия в слое почвы 0…20 см (393 мг/кг почвы) и средним – 20…170 см (200…283 мг/кг почвы).

Объект исследований – сорта яблони: Фуджи, Голден Делишес и Гала. Предмет исследований – оптимизация минерального питания. Опыт двухфакторный: фактор А – система питания, фактор В – сорта яблони.

Сад заложен в 2019 г. Схема посадки 3,5 × 0,8 м. Повторность опыта 3-кратная. На учетных делянках учитывалось по 10 наиболее типичных плодовых деревьев в средней части ряда. Площадь питания десяти наиболее типичных плодовых деревьев на одной учетной делянке – 28 м², общая площадь опыта – 756 м².

Фактор А – системы минерального питания, разработанные авторами.
Контроль – естественный агрохимический фон; система фертигации (9 фертигаций); комбинированная система минерального питания (система фертигации (9 фертигаций) + система листовой подкормки (22 подкормки)).

Внесение минеральных удобрений путем фертигации осуществляли в середине цикла полива в течение получаса, затем продолжался полив около 40 мин с целью повышения влажности корнеобитаемого слоя до оптимального уровня, а также очистки капельных линий поливной водой.

Для успешного роста и формирования плодовых образований деревьям яблони необходимо сбалансированное питание, включающее различные минеральные элементы (Попов и др., 2022). Фертигация и листовая подкормка проводились с использованием минеральных удобрений: Агромастер 20:20:20 (N – 20%, P₂O₅ – 20%, K₂O – 20%, Fe – 0,12%, Mn – 0,08%, B – 0,04%, Zn – 0,05%, Cu – 0,03%, Mo – 0,01%), Агромастер 13:40:13 (N – 13%, P₂O₅ – 40%, K₂O – 13%, SO₃ – 3%, Fe – 0,12%, Mn – 0,08%, B – 0,04%, Zn – 0,05%, Cu – 0,03%, Mo – 0,01%), Бороплюс (B – 15%), Монокалия фосфат (P₂O₅ – 52%, K₂O – 34%), Нитрат Кальция (N – 14,9%, CaO – 27%), Агромастер 18:18:18+3 (N – 18%, P₂O₅ – 18%, K₂O – 18%, MgO – 3%, SO₃ – 6%, Fe – 0,12%, Mn – 0,08%, B – 0,04%, Zn – 0,05%, Cu – 0,03%, Mo – 0,01%), Изагри Цинк (Zn – 12,43%, SO₃ – 4,88%, P₂O₅ – 2,28%, N – 1,2%), Изагри Кальций (CaO –13,5%, N – 8,0%, MgO – 2,0%, B – 0,05%), Изагри Бор (B – 12,32%, N – 5,5%, SO₃ – 5,2%, Mo – 1,0%), Кальциевая селитра (CaO – 26,3%, N – 14,5%, B – 0,3%), Изагри Магний (MgO – 11,5%, P₂O₅ – 10,0%, N – 2,5%), Изагри Фосфор (P₂O₅ – 20,5%, N – 7,0%, K₂O – 5,0%, MgO – 0,12%, SO₃ – 1,2%, Zn – 0,25%, Cu – 0,1%, Fe – 0,12%, Mg – 0,06%, B – 0,32%, Mo – 0,05%, Co – 0,01%, Se – 0,001%), Изагри Калий (K₂O – 15,2%, P₂O₅ – 6,6%, N – 6,6%, SO₃ – 4,6%, Mn – 0,33%, Cu – 0,12%, Zn – 0,07%, Fe – 0,07%, Mo – 0,07%, B – 0,01%, Se – 0,003%, Co – 0,001%).

Системы фертигации и листовой подкормки (фактор А) представлены в таблицах 2 и 3.

Фактор В – сорта яблони (Фуджи, Голден Делишес, Гала).

Фуджи. Включен в Государственный реестр сортов и гибридов сельскохозяйственных растений, допущенных к использованию (далее Госреестр) в 2022 году по Северо-Кавказскому региону.

Голден Делишес. Включен в Госреестр в 1965 году по Северо-Кавказскому региону и Калининградской области Северо-Западного региона.

Гала. Включен в Госреестр РФ с 2014 года по Северо-Кавказскому региону РФ.

Таблица 2 – Система фертигации сортов яблони (плодоносящий семечковый сад)

Таблица 3 – Система листовой подкормки яблони (плодоносящий семечковый сад)

В почвенных образцах агрохимические показатели определяли по следующим нормативным документам: плотность почвы согласно ГОСТ 5180-2015; подвижные соединения фосфора и калия по методу Мачигина в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26205-91); органическое вещество (гумус) по методу Тюрина в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26213-91); pH (ГОСТ 26483-85). Статистическую обработку экспериментальных данных осуществляли корреляционно-регрессионным методом (Доспехов, 1985) и при помощи 2-х факторного дисперсионного анализа. Сила взаимосвязи между показателями определялась по шкале Чеддока (Chaddock, 1925). Урожайность определяли согласно Н.Г. Красовой и др., (1999).

В период исследований среднегодовая температура воздуха в 2023 г. составляла 13,1°С при сумме осадков за год 384 мм, в 2024 г. – 13,7°С и сумме осадков 214 мм, в 2025 г. – 10,0°С и сумме осадков 286 мм. В целом, температурный режим возрастал к 2024 учетному году и снизился к 2025 г. Оптимальная температура в период активной вегетации сортов яблони зафиксирована в 2024 г., наиболее неблагоприятные условия отмечены в 2025 г., где наблюдались ранневесенние заморозки, что отразилось на среднемесячной температуре в апреле (9,3°С, что в два раза ниже прошлогоднего показателя).

Результаты и обсуждение

Анализируя влияние систем минеральных удобрений на количество плодиков, первоначально сформированных и оставшихся после третьего этапа опадения, следует вывод, что комбинированная система достоверно оказывает положительное воздействие на изучаемый показатель (таблица 4). Количество опавших плодиков зависит от различных факторов, таких как сорт яблони, ее возраст, погодно-климатические условия, а также технологические операции возделывания.

Таблица 4 – Влияние комбинированных систем минеральных удобрений на динамику количества плодиков различных сортов яблони, шт/дерево (среднее за 2023…2025 гг.)

Анализ вариантов опыта показал, что с увеличением количества фертигаций и листовых подкормок увеличивается количество первоначально сформированных плодиков и уменьшается число опавших, что оказывает благоприятное воздействие на получаемую хозяйственную урожайность в последующем.

Средняя масса плодов всех сортов яблони достоверно увеличивалась по вариантам опыта, максимальный показатель наблюдался при применении комбинированной системы минерального питания (таблица 5).

Таблица 5 – Влияние комбинированных систем минеральных удобрений на среднюю массу плода различных сортов яблони, г (среднее за 2023…2025 гг.)

Оптимизация системы минерального питания способствует повышению массы плодов (Смирнов, Чумаков, 2020). По мнению V. Treder (2006) применение фертигации азотом и комплексными удобрениями приводит к увеличению массы плодов сорта Гала на 17%. Т.С. Айсанов с соавторами (2022а) доказали, что прирост массы плода яблони сорта Гала составляет 6,8 г по отношению к контролю (без удобрений), сорта Голден Делишес – 4,4 г. Однако, в наших экспериментальных условиях применение системы фертигации позволило увеличить анализируемый показатель на 33 г в отношении сорта Голден Делишес и Гала, на 29 г – сорт Фуджи. А комбинированная система удобрений (система фертигации + система листовой подкормки) обеспечивает прирост средней массы плода по отношению к контролю (без удобрений) на 64 г по сорту Фуджи, на 66 г – по сорту Голден Делишес, на 60 г – по сорту Гала. В то время как прирост средней массы плода по второму варианту опыта равен 29 г, 33 г и 33 г соответственно.

Важнейшим этапом оценки эффективности применения комбинированных систем питания является учет урожайности (Айсанов и др., 2020). Поскольку опыты проводились на территории молодого плодоносящего сада, то заметна относительно невысокая его урожайность, в связи с началом плодоношения плодовых деревьев (Попова, 2005; Трунов и др., 2011). Средняя урожайность сортов яблони за период исследований 2023…2025 гг. представлена в таблице 6.

Таблица 6 – Влияние комбинированных систем минеральных удобрений на урожайность различных сортов яблони, т/га (среднее за 2023…2025 гг.)

Как известно, фертигация является одним из наиболее эффективных способов внесения минеральных удобрений, так как возрастает эффективность питания за счет оптимизации дозировки с учетом исходных результатов агрохимического обследования почвенного слоя и сортовых особенностей (Айсанов и др., 2022а). А в комбинации с листовой подкормкой позволяет получить наивысшую продуктивность сортов яблони, превышающей контроль (без удобрений) более чем 30% (Онищенко, 2024). Прибавка урожайности по третьему варианту опыта (система фертигации + листовая подкормка) в сравнении с контролем составила по сорту Фуджи 4,4 т/га, по сорту Голден Делишес – 6,4 т/га и по сорту Гала – 5,7 т/га, а по второму варианту – 2,7 т/га, 3,7 т/га и 3,1 т/га соответственно.

По мнению Е.Н. Иваненко с соавторами (2019) некорневые многокомпонентные подкормки способствуют прибавке урожайности. Однако, путем проведения ряда экспериментальных опытов доказано, что в агроклиматических условиях Ставропольского края получение максимальной урожайности сортов яблони возможно при учете всех макро- и микроэлементов, необходимых в течение вегетации плодового дерева (Айсанов и др., 2023).

Сила взаимосвязи между урожайностью сортов яблони и количеством плодиков, оставшимися после третьей волны опадения, и средней массой плода оценивается как весьма высокая, равная 0,988 и выше.

Уравнение регрессии (R² = 0,998), позволяющее рассчитать прогнозную урожайность, принимает вид:

• для сорта Фуджи: У = 0,85 + 0,06х₁ +0,03х₂ (1);
• для сорта Голден Делишес: У = -13,15 - 0,1х₁ +0,19х₂ (2);
• для сорта Гала: У = 1,14 - 0,062х₁ +0,08х₂ (3),

где: У – урожайность сорта яблони, т/га; х₁ – количество плодиков, оставшихся после третьей волны опадения, шт./дерево; х₂ – средняя масса плода при сборе урожая, г.

Затраты на применяемые удобрения дифференцированы по вариантам, однако, одинаковы в отношении сортов яблони. Аналогичная тенденция заметна и по издержкам производства. Значительна разница в прибыли с 1 га между сортами, что напрямую связано с уровнем урожайности плодовой продукции (таблица 7).

Таблица 7 – Экономическая эффективность применения комбинированных систем минеральных удобрений (среднее за 2023…2025 гг.)

Так, наибольшей урожайностью характеризовался сорт Голден Делишес (в среднем за 2023…2025 гг. – 20,5 т/га), наименьшей – сорт Гала (15,8 т/га). Корреляционно-регрессионная зависимость урожайности сортов яблони и количества плодиков, оставшихся после третьей волны опадения, и средней массой плодов идентифицировалась как весьма высокая. Применение комбинированных систем удобрений позволило увеличить уровень рентабельности в сравнении с контролем, что составило 162% по сорту Фуджи,
234% – Голден Делишес, 135% – Гала.

Конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

About the authors

Margarita Yu. Azarova

Email: azarova778@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-7109-1227
SPIN-code: 6737-8380

Senior lecturer in Department of Agrochemistry and Plant Physiology 

Alena Yu. Ozheredova

Email: alena.gurueva@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-6038-6409
SPIN-code: 3968-8440

Candidate of Agricultural Sciences

Elena A. Ustimenko

Email: yelena.ustimenko.88@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7067-6570
SPIN-code: 3914-8763

Candidate of Agricultural Sciences

Olga S. Zvereva

Author for correspondence.
Email: zverrevaolga1998@gmail.com
ORCID iD: 0009-0001-0017-5906
SPIN-code: 3511-0728

Assistant in Department of Agrochemistry and Plant Physiology

References

Supplementary files

Disclaimer: The statements, opinions and data contained in the publication belong exclusively to the authors and co-authors. VNIISPK and the editorial board of the journal disclaim responsibility for any damage to people and/or property resulting from the use of any ideas, methods, instructions or products mentioned in the content.