Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Теоретическое обоснование формирования урожая картофеля 10
1.1. Основные факторы, влияющие на урожайность 10
1.2. Выбор сорта 29
1.3. Оптимизация доз удобрений и регулирование фитосанитарного состояния посевов картофеля 32
1.4. Роль севооборота в повышении урожайности картофеля 39
1.5. Качество клубней в зависимости от технологии возделывания картофеля44
1.6. Роль природных минералов в повышении урожая картофеля 46
1.7. Современные технологии возделывания картофеля 50
Глава II. Объекты и методы исследований 61
2.1. Объекты исследований 61
2.2. Схема опытов 64
2.3. Метеорологические условия за годы исследований 72
2.4. Методика проведения анализов, учетов и наблюдений 78
2.5. Агроклиматические условия лесостепной зоны Южного Урала 81
2.6. Почвенные условия лесостепной зоны Южного Урала 84
2.7. Потенциальные возможности получения планируемого урожайности картофеля в лесостепной зоне Южного Урала 86
Глава III. Роль сортов в формировании урожайности картофеля 95
3.1. Развитие картофеля 95
3.2. Сортовые особенности формирования ассимиляционной поверхности картофеля 100
3.3. Оценка урожайности картофеля в зависимости от сорта, уровня питания и густоты посадки 102
3.4. Качественные показатели клубней картофеля в зависимости от сорта и приемов агротехники 111
Выводы по главе 114
Глава IV. Оптимизация системы удобрений - фактор получения планируемого урожая картофеля 116
4.1. Влияние удобрений напочвенное плодородие 118
4.2. Влияние сбалансированного минерального питания на рост и развитие растений картофеля 123
4.3. Влияние удобрений на фотосинтетическую деятельность растений картофеля 126
4.4. Влияние удобрений на устойчивость картофеля к болезням 137
4.5. Влияние сидерации пара на фитосанитарное состояние почвы 140
4.6. Оценка урожайности картофеля в зависимости от удобрений 145
4.7. Влияние применений удобрений на качество клубней картофеля 156
Выводы по главе 162
Глава V. Значение глауконита для повышения продуктивности картофеля 165
5.1. Влияние глауконитового песка на плодородие почвы 165
5.2. Влияние глауконитового песка на корневое питание картофеля 166
5.3. Влияние глауконита на фотосинтетическую деятельность картофеля... 178
5.4. Влияние глауконита на продуктивность картофеля 185
5.5. Влияние глауконита на качество клубней картофеля 188
Выводы по главе 191
Глава VI. Обработка семенных клубней защитно стимулирующими препаратами 193
6.1. Влияние защитно-стимулирующих препаратов на полевую всхожесть картофеля 195
6.2. Влияние защитно-стимулирующих препаратов на площадь и хозяйственную продуктивность листьев 198
6.3. Влияние защитно-стимулирующих препаратов на устойчивость картофеля к болезням и вредителям 202
6.4. Оценка продуктивности картофеля при использовании защитно-стимулирующих препаратов 207
6.5. Влияние защитно-стимулирующих препаратов на качество клубней картофеля 216
Выводы по главе 220
Глава VII. Экономическая и энергетическая оценка эффективности научных разработок 222
7.1. Энергетическая оценка приемов агротехники 222
7.2. Экономическая оценка приемов агротехники 231
7.3. Производственные испытания 239
Выводы по главе 242
Общие выводы 244
Рекомендации производству 246
Список литературы
- Оптимизация доз удобрений и регулирование фитосанитарного состояния посевов картофеля
- Методика проведения анализов, учетов и наблюдений
- Оценка урожайности картофеля в зависимости от сорта, уровня питания и густоты посадки
- Влияние удобрений на фотосинтетическую деятельность растений картофеля
Введение к работе
Актуальность темы. В контексте построения общества устойчивого развития как центральной проблемы, которую предстоит решать современному поколению, важное место занимает продовольственная безопасность страны [Миркин, 1997]. В решении этой проблемы особое место отводится картофелю, как одной из важнейших сельскохозяйственных культур, удовлетворяющих потребность населения в продуктах питания за счет внутреннего рынка. Среднегодовое потребление картофеля в нашей стране составляет 120 кг, а площадь его возделывания превышает 3 млн. га [Анисимов, 2004]. Однако биологический и хозяйственный потенциал этой культуры полностью не используется, так как её урожайность не превышает 15 т/га [Коршунов, Тульчеев, 2003].
На Южном Урале наиболее благоприятные для картофеля условия складываются в лесостепной зоне, где сосредоточены основные площади его посадки. Среднегодовое производство картофеля в Челябинской области в 2001-2014 гг. составило 787 тыс. т, площадь возделывания -56,8 тыс. га, урожайность - 13,9 т/га. Для удовлетворения потребности населения во «втором хлебе» урожайность этой культуры в сельхозпредприятиях региона необходимо довести за счет оптимизации продукционного процесса до 25 т/га и более. Поэтому увеличение производства картофеля путем совершенствования технологии его возделывания является важнейшей задачей в решении продовольственной безопасности и импортозамещения Южного Урала.
Степень разработанности. Вопросам совершенствования технологии возделывания картофеля посвящены работы многих исследователей: А.Г. Лорх [1965], Н.С. Бацанов [1970], И.М. Гонтюров [1970], Н.А. До-рожкин [1972], П.И. Альсмик [1981], P.P. Галеев [1987], В.П. Кокшаров [1989], Б.А. Писарев [1990], С.Н. Карманов [1991], С.С. Басиев [1993], В.П. Владимиров [1995], А.Х. Абазов [1997], Ю.Н. Лысенко [1998], В.Н. Зейрук [2000], А.В. Коршунов [2001], Г.А. Ганзин [2003], Д.А. Андрианов, А.Д. Андрианов [2003], А.С. Мушинский, А.А. Мушинский [2006] П.А. Чекмарев [2006], А.А. Молявко [2007], М.Ш. Тагиров [2009], Л.С. Федотова [2011], Н.П. Часовских [2012] и др.
Исследования по агротехнике картофеля на Южном Урале проводили К.И. Осипов [1948], Н.И. Симонов [1953], А.Ф. Коваленко [1962], Н.А. Печерцев [1976], B.C. Кожемякин [1985], А.П. Дорохов [1987], Н.Н. Николаев [1988], СВ. Новокрещенов [1989], С.Г. Гончар [1997], Н.С.
Зарипов [2006], Г.А. Мирсаидова [2013], А.К. Горбунов [2013]. В основном эти работы посвящались изучению влияния на продуктивность картофеля отдельных приемов агротехники, таких как срок, глубина и густота посадки, предшественники, способы основной и предпосадочной обработки почвы, способы и дозы внесения удобрений, приемы подготовки семенных клубней к посадке, способы применения комплек-сонатов, сроки и способы уборки и др.
В 40-50-е годы XX века в Челябинской области повсеместно практиковался квадратно-гнездовой способ возделывания картофеля (по схеме 70x70 и 60x60 см), в 60-е годы произошел переход к рядовой посадке с междурядьем 70 см [194]. В 90-е годы XX столетия стали активно применяться сельхозмашины с активными рабочими органами, а в XXI веке хозяйства региона перешли на использование современной техники (включая картофелеуборочные комбайны) с междурядьями 75 см. Эти изменения находили своевременное отражение в исследованиях, направленных на научное обеспечение картофелеводства Южного Урала. В то же время вопросы получения планируемых урожаев картофеля (25 т/га и более) на основе комплексного использования агротехнических приемов остаются недостаточно изученными.
Целью исследований являлось изучение эффективности основных агротехнических приемов и оптимизация технологии возделывания картофеля, обеспечивающая получение планируемой урожайности и повышение качества клубней в условиях Южного Урала.
В задачи исследований входило:
-
Провести агроэкологическую оценку разных по скороспелости сортов картофеля, выделить сорта адаптивные к условиям Южного Урала.
-
Обосновать возможность получения в лесостепной зоне Южного Урала планируемой урожайности картофеля за счет сбалансированного минерального питания.
-
Определить оптимальное сочетание агроприемов, обеспечивающих наиболее благоприятные условия для развития растений и формирования планируемого урожая клубней на уровне 25 и 40 т/га с учетом сортовых особенностей картофеля и цели производства.
-
Изучить эффективность использования нетрадиционных органо-минеральных удобрений (фермвея, глауконитовых песков и сидератов) в технологиях возделывания картофеля на Южном Урале.
-
Дать экономическую и энергетическую оценку возделывания картофеля в зависимости от изучаемых приемов агротехники.
Научная новизна. Впервые для Южного Урала теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность получения планируемых урожаев картофеля на уровне 25-40 т/га. Дана оценка технологических факторов по степени влияния на продуктивность картофеля и качественные показатели клубней. Получены новые экспериментальные данные по эффективности различных агротехнических приемов возделывания картофеля в лесостепи Южного Урала.
Практическая значимость работы. Научные разработки и предложения производству, полученные в процессе исследований, позволят сельхозпредприятиям Южного Урала получать планируемые урожаи картофеля на уровне 25 т/га и более. Увеличение урожайности клубней до 25 т/га в целом по Челябинской области обеспечит дополнительный доход от картофелеводства в размере 5,5 млрд руб. в год, снизит на 10-15 % себестоимость продукции, и как следствие укрепит продовольственную безопасность региона.
Реализация результатов исследований. Проведенные исследования позволили усовершенствовать технологию возделывания картофеля в лесостепи Южного Урала, утвержденную НТС МСХ Челябинской области. Результаты исследований публиковались в научных статьях в российских журналах и сборниках трудов, используемых в практической работе специалистами сельхозпредприятий по возделыванию картофеля. Научные разработки внедрялись в картофелеводческих хозяйствах Челябинской области (3 акта внедрения).
Методология и методы исследований. В основе методологии проведенных исследований лежит обзор научной литературы, постановка проблемы, разработка целей, задач и программы исследований, закладка полевых опытов, проведение наблюдений, организация лабораторных исследований, математическая обработка экспериментальных данных и анализ полученных результатов. Работа выполнена в соответствие с классическими методиками и ГОСТами, используемыми в картофелеводстве.
Основные положения, выносимые на защиту:
Получение планируемого урожая картофеля на Южном Урале возможно при условии оптимизации приемов агротехники на основе использования адаптивных сортов местной селекции.
Оптимальное сочетание густоты посадки и уровня минерального питания для получения планируемого урожая картофеля следует подбирать с учетом сортовых особенностей и цели производства. Обязатель-
ными приемами агротехники картофеля на Южном Урале являются использование адаптивных сортов, обработка семенных клубней во время посадки фунгицидами (ТМТД или максим), применение биостимулятора мивал-агро для обработки клубней и вегетирующих растений.
Использование местных органо-минеральных удобрений (фермвея, глауконитового песка и сидератов) обеспечивает улучшение почвенного плодородия и формирования урожайности клубней не менее 25 т/га.
Степень достоверности. В процессе исследований использовались современные методы оценки экспериментального материала. Достоверность и обоснованность полученных результатов подтверждается комплексным подходом к изучению агроприемов, влияющих на продуктивность картофеля, использованием современных методов статистической обработки экспериментальных данных в программе Microsoft Excel 97, а также сопоставлением результатов исследований с данными, полученными другими исследователями.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены и получили положительную оценку на международном конгрессе по картофелю (Москва, 2007) и научно-практических конференциях, в том числе: международных (Кайнар, Казахстан, 2008, 2011, 2013; Оренбург, 2011; Челябинск, 2014); всероссийских (Москва, 2001, 2009; Казань, 2005); региональных (Челябинск, 2003, 2005; Уфа, 2004) и заседаниях Координационного совета по картофелю НИУ Урала, Западной Сибири, Поволжья и Северного Казахстана (Челябинск, 2006; Казань, 2008, 2013; Екатеринбург, 2014).
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 58 работах, включая 31 научную статью в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 363 страницах, состоит из введения, 7 глав, выводов и рекомендаций производству. Работа содержит 94 таблицы, 50 рисунков, 52 приложения. Список литературы включает работы 482 наименований, включая 66 - на иностранных языках.
Диссертационная работа основана на результатах многолетних исследований по агротехнике картофеля, выполненных автором лично или под его руководством в ФГБНУ ЮУНИИСК (г. Челябинск).
Благодарности. Автор выражает искреннюю признательность и глубокую благодарность коллективу отдела картофелеводства ФГБНУ ЮУНИИСК за помощь при проведении учетов и наблюдений, канди-
дату с.-х. наук B.C. Кожемякину - за сотрудничество и помощь при проведении исследований, доктору с.-х. наук B.C. Зыбалову - за помощь при подготовке и оформлении диссертации.
Оптимизация доз удобрений и регулирование фитосанитарного состояния посевов картофеля
В соответствие с этим уравнением урожайность определяется величиной ассимиляционной поверхности, продолжительностью ее работы, интенсивностью и чистой продуктивностью фотосинтеза, эффективностью использования усвоенного углекислого газа на формирование биомассы растения (КЭф) и распределением ассимилятов между вегетативными и запасающими органами в ходе онтогенеза (Кхоз). Интенсивность и чистая продуктивность фотосинтеза при этом рассматриваются как одно из слагаемых урожая. Наряду с этим подчеркивается большое значение размеров листовой поверхности, времени её работы, эффективности распределения ассимилянтов [207, 457].
Значительный вклад в развитие теории продукционного процесса внес А.Т. Мокроносов [265, 266], установивший соотношение генетически обусловленных закономерностей фотосинтеза, дыхания, транспорта и распределения продуктов биосинтеза, роста, развития и старения растений в едином продукционном процессе. По его данным, разные сорта имеют примерно одинаковую интенсивность работы 1 см листьев. Следовательно, поглощение солнечной энергии агроценозом зависит главным образом от площади листовой поверхности на 1 гектаре.
Между урожайностью и площадью листьев картофеля существует прямая зависимость до тех пор, пока значение листового индекса не превысит трех [266]. Снижение освещенность листьев среднего и нижнего ярусов (в 5-33 раза) по сравнению с верхним ярусом при дальнейшем увеличении площади листьев препятствует пропорциональному росту продуктивности посева [265]. Так, Н.Ф. Коняев [211] считает, что максимальной урожайности соответствуют не наибольшие, а оптимальные (средние) площади листьев растений.
Знание площади листьев позволяет дать оценку их продуктивности по величине фотосинтетического потенциала (ФП) за весь период вегетации или за его часть [288]. Вместо ФП посева Н.Ф. Коняевым [211] предложен и в последние годы широко используется более укрупненный и удобный в исследованиях эквивалент - хозяйственная продуктивность листьев - урожай клубней в расчете на единицу листовой поверхности (г/м ). Оба эти показателя тесно коррелируют с продуктивностью агрофитоценоза.
Основные принципы и положения современной теории продуктивности состоят в том, что посев сельскохозяйственных культур рассматривается как целостная динамическая фотосинтезирующая система, продуктивность работы которой зависит от количества поглощаемой ФАР и от коэффициента использования её на фотосинтез. Агротехнические факторы интенсификации продукционного процесса (техника, орошение, пестициды, удобрения, сорта, густота, сроки посева и т.п.) служат средством создания агрофитоценозов с наилучшей структурной организацией, способствующей наибольшее использование солнечной энергии на формирование урожая в процессе фотосинтеза [48, 132, 145]. Обеспеченность растений элементами минерального питания и водой при этом должна соответствовать величине поступления ФАР. Поэтому для каждой зоны необходимо найти такие сочетание условий внешней среды, которые обеспечивают оптимальную фотосинтетическую деятельность и формирование наибольшей продуктивности.
Аккумулированная в биомассе энергия на единице площади посева в процентах от ФАР, поступившей на эту площадь за время вегетации, называют коэффициентом усвоения ФАР [337]. По данным А.А. Ничипорович [288] этот показатель в пределах от 0,5 до 1,5 % следует считать низким, 1,5-3,0 % -хорошим, 3,5-5,0 % - рекордным. Теоретически возможен КПД ФАР до 6-8 %. Это подтверждают И.С. Шатилов [406], Х.Г. Тооминг [370], А.С. Мушинский [274] и другие исследователи.
В естественных условиях уровень сезонной утилизации световой энергии (КПД ФАР) составляет 0,02 %, в агроценозах умеренных широт её величина обычно составляет 0,5-1,5 % и только в отдельных случаях достигает 4-6 % [144, 283]. Это указывает на важность использования таких агротехнических приемов, которые обеспечили бы повышение коэффициента усвоения солнечной радиации посевами картофеля путем подбора сортов с высокой интенсивностью фотосинтеза, изменения структуры посева, улучшения условий влагообеспеченности и минерального питания, повышения обеспечении углекислотой и др. [392].
Более благоприятные условия освещенности растений в течение дня создаются при размещении рядков картофеля с севера на юг или с северо-запада на юго-восток. В этом случае листовой аппарат работает более продуктивно, что обеспечивает повышение урожайности картофеля на 15-20 %, а крахмалистости клубней - на 1-2 % [314]. Так, по данным 3. Дмитриевой, М. Автомеенко [125], при северо-южном расположении рядков создается лучший водно-температурный режим, что способствует более полному использованию солнечной энергии. В опытах Н.З. Касимовой, С.К. Мингалева, В.Р. Лаптева [182] в Свердловской области чистая продуктивность фотосинтеза картофеля в посадках с междурядьем 90 см была выше, чем с междурядьями 70 см.
Известно, что синтезирующая поверхность растений определяется главным образом площадью листьев, которые являются основным органом фотосинтеза. По данным Т.Х. Тамметс [363] листья картофеля независимо от густоты посадки усваивают более 90 % всей падающей на землю ФАР. Это связано с тем, что верхний (0-10 см) слой листьев (где доля стеблей невелика) поглощает более 50 % солнечной радиации, а до поверхности почвы доходит не более 0,5-1 % солнечной радиации. Фотосинтетический потенциал растений, по данным И.С. Шатилова и В.В. Полетаева [405], увеличивается от нижних листьев до листьев 12-13-го яруса, а затем снижается к верхнему ярусу.
Динамика накопления листовой поверхности в определенной степени характеризует весь процесс формирования урожая. По данным А.А. Ничипорович [285], чем быстрее будет сформирован фотосинтетический аппарат растений, тем более высокую продуктивность фотосинтеза можно ожидать. По мере увеличения площади листьев в посевах до 30-40 тыс. м /га, процент усвоения ФАР возрастает до 50-60 % и более, дальнейший её рост снижает продуктивность фотосинтеза.
Методика проведения анализов, учетов и наблюдений
Челябинская область - крупный промышленный регион, занимает площадь 88,3 тыс. км2 в пределах 520Г и 5623 северной широты и 5708 и 632Г восточной долготы. На севере область граничит со Свердловской областью, на востоке - с Курганской, на юге - с Оренбургской областью, на западе - с Башкирией, а на юго-востоке области проходит государственная граница с Республикой Казахстан.
Климат Южного Урала континентальный, основные его особенности -умеренно холодная и продолжительная зима, теплое лето с периодически повторяющимися засушливыми явлениями, короткие переходные сезоны с частыми заморозками. На климат Челябинской области существенное влияние оказывают Уральские горы, занимающие её западную часть. Они сдерживают продвижение теплых и влажных масс Атлантики вглубь материка.
Разнообразие рельефа обуславливает неравномерное распределение осадков по территории Челябинской области. В горах сумма осадков за год составляет 600-700 мм, тогда как на юго-востоке области выпадает всего 300-350 мм. В течение года наибольшее количество осадков выпадает в июле, наименьшее - в феврале. На большей части области снежный покров появляется в начале третьей декады октября, устойчивый снежный покров, как правило, образуется в ноябре. Продолжительность его залегания 160-170 дней [4].
Северная лесостепная агроклиматическая зона занимает восточную часть Уральского хребта и вытянута с северо-востока на юго-запад, в целом характеризуется как достаточно-влажная и умеренно теплая. Рельеф изменяется от полого-увалистого с отдельными хребтами на западе к повышенно-равнинному на востоке. С изменением рельефа меняются и агроклиматические условия зоны.
Сумма эффективных температур в северной лесостепи составляет 1800-2000С. Продолжительность 10-градусного периода - 120-125 дней, безморозный период - 100-120 дней. Переход среднесуточной температуры воздуха через +10С происходит 9-11 мая и 12-15 сентября (таблица 2.6). Тепла достаточно для возделывания ранних, среднеранних и среднеспелых сортов картофеля. 2.6. Теплообеспеченность вегетационного периода северной лесостепной агроклиматической зоны
Безморозный период 25/V 13/IX 100-120 За год выпадает 350-400 мм осадков, ближе к горам - до 550 мм, в том числе за период активной вегетации - 200-250 мм. Условия увлажнения уменьшаются, а обеспеченность вегетационного периода теплом возрастает с северо-запада на юго-восток. ГТК находится в интервале 1,0-1,4.
Южная лесостепная агроклиматическая зона характеризуется относительно высоким количеством тепла и явным дефицитом влаги. Как северная лесостепь эта зона вытянута с северо-востока на юго-запад. Рельеф равнинный на севере и возвышенно-равнинный на юге. Сумма эффективных температур составляет 2000-2200С. Десятиградусный период начинается 5-8 мая и заканчивается 19 сентября, его продолжительность составляет 125-135 дней. Длительность безморозного периода- 110-120 дней (таблица2.7).
Безморозный период 22/V 15/IX 110-120 За год выпадает 300-450 мм осадков, в том числе за вегетацию - 200-250 мм. ГТК колеблется в пределах 0,8-1,2. Запасы влаги в метровом слое почвы к началу вегетации, как правило, недостаточные - 115-135 мм или 45-60 % от потребности. Засуха и суховеи бывают ежегодно. Эффективное земледелие возможно только при применении агротехнических приемов, направленных на накопление, сохранение и экономное использование влаги в почве.
Территория Челябинской области неоднородна по геоморфологическому строению поверхности. Разнообразность рельефа, неоднотипность условий увлажнения и климатических показателей определяют неоднородность почвенного покрова. Структура почвенного покрова пахотных земель Челябинской области представлена в таблице 2.8.
Для почвенного покрова лесостепной зоны характерно сочетание дернового, солончаково-солонцового и подзолистого процессов почвообразования, поэтому для этой зоны характерно разнообразие почв. Основными почвами северной лесостепи являются выщелоченные черноземы (54,8 %), серые лесные почвы (21,95 %) и обыкновенные черноземы (18,3 %). В почвенном покрове южной лесостепной зоны преобладают черноземы выщелоченные (49,25 % в структуре пашни). На втором месте черноземы обыкновенные, распространение которых составляет 39,6 %. Большие площади занимают солонцы - 8,3% пахотных земель южной лесостепи.
Почвы черноземного типа - лучшие пахотные земли Челябинской области. Они составляют основу почвенного покрова лесостепной и степной зон Челябинской области и лишь небольшими контурами встречаются в горно-лесной зоне. Среди черноземов получили распространение четыре подтипа: оподзоленные, выщелоченные, обыкновенные и южные.
Черноземы выщелоченные - самые распространенные пахотные земли лесостепной зоны (49,25-54,8 %) имеют высокий бонитет плодородия и являются наиболее благоприятными для возделывания картофеля. Гумусовый горизонт характеризуется высокой насыщенностью основаниями, низким содержанием валового и особенно подвижного фосфора и высоким содержанием калия, по мощности варьируют от очень 30 до 60 см. Содержание гумуса в большинстве случаев превышает 6 %, что составляет 150 т/га в слое 0-20 см [2].
Механический состав выщелоченных черноземов зависит от их генезиса, состава почвообразующих и подстилающих пород. На большей части области они имеют суглинистый и глинистый механический состав, причем преобладают средние и тяжелые суглинки, легкая и средняя глина [203]. Лучшими физическими, физико-механическими и агрохимическими свойствами обладает суглинистая почва. Легкие по механическому составу почвы хорошо аэрируются, но обладая малой водоудерживающей способностью, хуже противостоят засухе, водной эрозии и дефляции [300].
Для выщелоченных черноземов характерна слабокислая реакция почвенного раствора в пахотном горизонте, что благоприятно для возделывания большинства культурных растений. В черноземах северной лесостепной зоны на этом уровне она сохраняется до материнской породы. В южной лесостепи выщелоченные черноземы даже в пахотном горизонте имеют значение рН водной и солевой вытяжки близкое к нейтральному, а в иллювиальном горизонте -нейтральное и даже слабощелочное из-за скопления в нем карбонатов [203]. Таким образом, в лесостепи Челябинской области преобладают почвы, обладающие высоким естественным плодородием, благоприятные для возделывания картофеля. На выщелоченные и обыкновенные черноземы приходится более 73 % пахотных почв северной лесостепи и свыше 88 % почв южной лесостепной зоны.
Одним из важнейших факторов, определяющих потенциальную урожайность картофеля, является количество фотосинтетически активной солнечной радиации (ФАР), поступающей на единицу площади за период вегетации. Величина этого показателя зависит от географического положения местности, продолжительности дня, облачности и других факторов. Коэффициент усвоения ФАР является универсальным критерием оценки достигнутой и потенциальной продуктивности возделываемых культур.
Уровень сезонной утилизации ФАР растениями картофеля в агроценозах умеренных широт, по данным А.А. Ничипорович [288], обычно составляет 0,5-1,5 %, а при оптимальных условиях, которые создаются при площади листьев 30-40 тыс. м /га, на образование сухой массы растения могут использовать 5-8 % ФАР. В дальнейшем это подтвердили в своих работах М.К. Каюмов [185], И.С. Шатилов [406], А.С. Мушинский [274] и другие исследователи. Поэтому учет прихода ФАР за вегетационный период и его использование культурными растениями на формирование урожая в конкретных почвенно-климатических условиях имеет большое научно-практическое значение.
Оценка урожайности картофеля в зависимости от сорта, уровня питания и густоты посадки
Во влажных условиях 1994 года отмечалась эпифитотия фитофтороза. Первые признаки поражения растений возбудителем этой болезни на отдельных растениях сорта Горноуральский отмечались 3-4 августа в фазе цветения картофеля. Несмотря на обработку растений (5 августа) хлорокисью меди, 90 % с.п. (3,3 кг/га) 7 августа 1994 г. листовой аппарат картофеля на опытном участке был полностью уничтожен. Возможно, это свидетельствует о проявлении полового размножения патогена, связанного с избыточным увлажнением предыдущего 1993 года [187]. Несомненно, потеря ассимиляционного аппарата не позволила растениям картофеля в полной мере реализовать преимущества усиленного питания при использовании удобрений.
Применение фермвея повышало устойчивость растений картофеля к фито-фторозу и белой ножке. Так, распространенность этих болезней на растениях сорта Горноуральский снижалось соответственно на 1,5-4,8 и 15,8-21,3 %, а на растениях сорта Эскорт - на 1,2-4,6 и 29,1-32,6 % по отношению к контролю. Отмеченный эффект, по нашему мнению, объясняется высоким содержанием фосфора (в среднем за 1993-1997 гг. - 2,63 %). Известно, что сбалансированное по фосфору питание повышает устойчивость растений к болезням [76, 153, 156].
Влияние хелатных микроудобрений на устойчивость к болезням Обработка растений хелатными микроэлементами повышала устойчивость картофеля к грибным инфекциям. Микроудобрение реаком-картофель снижало распространенность фитофтороза в 1,13-1,38 раза, а сухой язвенной гнили стеблей (ризоктониоза) - в 1,22-1,88 раза; степень развития болезней - соответственно в 1,36-1,89 и 1,32-1,92 раза. Тенсо-коктейль уменьшал распространение и степень развития фитофтороза в зависимости от сорта в 1,19-1,40 и 1,34-1,96 раза, а ризоктониоза - в 1,30-1,72 и 1,28-2,00 раза (таблица 4.14).
Повышение устойчивости растений картофеля к грибным инфекциям в результате использования хелатных микроэлементов отмечают и другие авторы. Так, известно, что бора повышает устойчивость картофеля к ризоктониозу, медь, цинк и бор - к фитофторозу [20, 218].
Большой ущерб аграрному производству наносят сегетальные растения. Составляя конкуренцию в использовании влаги, света и элементов питания они угнетают рост и развитие полевых культур, снижают их урожайность, ухудшают качество продукции [455, 477]. Наибольший вред картофелю сорняки наносят в критический период - от всходов до бутонизации [129, 456]. На засоренных площадях нельзя получить максимального эффекта от удобрений, поэтому подавление сорной растительности - обязательное условие при выращивании планируемых урожаев картофеля. Кроме того, сорняки содействуют развитию болезней и вредителей, которые поражают картофель [356].
Сидеральные культуры интенсивно наращивая надземную массу, угнетают рост и развитие сорных растений [158]. По данным А.В. Вражнова [82], по способности очищать почвы от сорняков сидеральный пар в лесостепи Южного Урала не уступает действию чистого пара. Сидераты повышают биологическую активность почвы, а как следствие её супрессивность - способность подавлять почвообитающие фитопатогены и ингибировать развитие эпифитотийного процесса [301, 395, 437]. Фитосанитарная роль сидератов подчеркивается работами отечественных [204, 324, 382, 394, 396] и зарубежных исследователей [426, 427, 429, 431, 442, 446, 449, 459, 463].
В наших опытах черный пар успешно справлялся с задачей очищения почвы от жизнеспособных семян и вегетативных органов размножения сорняков, что подтвердило мнение ряда исследователей о большом значении паров в борьбе с засоренностью культур севооборота [82, 148]. Использование сидеральных паров вместо чистого пара в нашем опыте [63, 68] улучшало фитосанитарное состояние почвы. Запас жизнеспособных семян сорных растений в слое 0-30 см после запашки на сидерат вико-овсяной смеси снижался в среднем на 3,3 %, а после ярового рапса - на 12,5 % по сравнению с черным паром (таблица 4.15).
Влияние сидерации пара на фитосанитарное состояние почвы в лесостепи Южного Урала, в среднем за 2009-2011 гг. (по А.А.
Подавление сорняков при использовании ярового рапса на сидерат считается результатом распада содержащихся в нем глюкозинолатов на серосодержащие соединения - тиоцианы [159, 324, 430, 466]. Выделяемые в почву в период вегетации рапса биологически активные вещества (глюкозинолаты), ингибируют прорастание семян и вегетативных органов размножения сорняков [469]. Исследованиями в Челябинской области доказано, что рапс при запашке в почву снижает всхожесть проса сорного в слое 0-10 см от 20 до 16,6 %, 10-20 см -от 100 до 0 % по сравнению с чистым паром [160]. Заделанная в почву зеленая масса крестоцветных культур подавляет прорастание таких сорняков, как щетинник зеленый, щирица, паслен, пастушья сумка и куриное просо [434].
Ценность рапса и других крестоцветных культур определяется их скороспелостью, холодостойкостью и фитосанитарной ролью в севообороте, связанной с высокой интенсивностью роста, загущенностью стеблестоя и губительным аллелопатическим влиянием [324, 327]. Так, при возделывании крестоцветных культур наблюдается губительный ризосферный эффект в отношении пырея ползучего, что связано с закупоркой сосудов его корневищ метаболитами [227].
Наши опыты показали, что на Южном Урале засоренность посадок картофеля пыреем невысокая (0,20 шт./м ). Сидерация пара с использованием ярового рапса приводила к снижению этого показателя в 4 раза, а вико-овсяной смеси - в 2 раза по сравнению с черным паром (таблица 4.16).
Влияние удобрений на фотосинтетическую деятельность растений картофеля
В среднем за 2009-2010 гг. обработка семенных клубней сорта Губернатор фунгицидом максим повышала урожайность картофеля на 5,84-7,16 т/га, ТМТД -на 2,99-8,02 т/га, а инсектофунгицидом престиж - на 1,81-9,38 т/га к контролю. Наибольшие прибавки отмечались в варианте применения удобрений, рассчитанных на получение планируемой урожайность 40 т/га, при загущенной схеме посадки (таблица 6.3.).
Использование фунгицида максим для протравливания семенного клубней сорта Невский вызвало повышение урожайности в среднем по опыту на 4,01 т/га, Спиридон - на 5,98 т/га, Тарасов - на 6,61 т/га, Балабай - на 6,97 т/га, а ТМТД -на 6,92 т/га, 7,01 т/га, 6,40 и 8,22 т/га соответственно. Инсектофунгицид престиж обеспечивал прибавку урожая сорта Тарасов в среднем на 5,56 т/га, Невский - на 5,68 т/га, Спиридон на 6,53 т/га, Балабай - на 6,60 т/га (таблица 6.4).
Высокое эффективное плодородие черноземных почв Южного Урала и сидерация пара позволили получать на неудобренном контроле урожайность картофеля 22,55...30,37 т/га, а при загущенной схеме посадки - 27,28...33,37 т/га в зависимости от сорта. Полученные нами результаты подтверждают мнение А.А.
Жученко [144] о том, что продуктивность агроценоза зависит в основном от климата, типа и плодородия почвы. По данным С.Н. Карманова, А.В. Коршунова, Н.И. Гриднева [175] урожай картофеля сорта Любимец в условиях орошения в Московской области составил на контроле 25,71-29,35 т/га в зависимости от густоты посадки. Наибольшие прибавки урожая от внесения минеральных удобрений, полученные в варианте N90P225K270, составили 45,8-57,3 % от уровня, который обеспечивает почвенное плодородие [339]. Для сохранения почвенного плодородия необходимо вносить удобрения в дозах, покрывающих вынос элементов питания из почвы урожаем картофеля [145].
Высокая эффективность минеральных удобрений, рассчитанных на урожай 25 т/га (145-190 % к планируемому уровню), объясняется благоприятными погодными условиями в период исследований и сбалансированностью минерального питания. Даже в условиях засушливого 2010 года выпадение в июле 63 % летних осадков обеспечило формирование урожая картофеля от 20,21 до 38,15 т/га. Поученные нами результаты согласуются с данными о том, что в благоприятные годы урожай клубней обычно выше, тогда как в среднем за ряд лет урожайность картофеля практически совпадает с реально планируемой величиной. Так, в опытах ВНИИКХ внесение комплексного удобрения Кемира Картофельное 3 в дозе N6oP69Kg5 обеспечивало получение урожайности клубней картофеля сорта Эффект 40,7 т/га, Невский - 42,9 т/га, Ильинский - 48,0 т/га [221].
Кроме того, на эффективность расчетных доз минеральных удобрений, по нашему мнению, заметное влияние оказывало улучшение фитосанитарного состояния агроэкосистемы картофеля, связанное с протравливанием семенного материала и использованием фитосанитарного предшественника - ярового рапса на сидерат [327, 402]. В вариантах применения непротравленных семенных клубней эффект от удобрений, рассчитанных на получение урожая 25 т/га, составлял 122-164 %, а урожая 40 т/га - 81-106 % от планируемой величины.
Эффективность протравливания зависела как от используемого препарата, так и от сорта. Наибольшие прибавки урожая обеспечивал фунгицид ТМТД на сорте Балабай (в среднем по опыту) - 8,23 т/га, Спиридон - 7,00 т/га, Невский -6,92 т/га, Тарасов - 6,40 т/га. Максим имел преимущество на сортах Губернатор и Тарасов, где прибавка урожая составляла в среднем 6,49 и 6,60 т/га. На сортах Спиридон и Балабай препараты престиж и максим имели одинаковую эффективность: престиж повышал урожай клубней в среднем на 6,53 и 6,60 т/га, а максим - на 5,98 и 6,97 т/га соответственно.
Густота посадки картофеля оказывала заметное влияние на эффективность предпосадочной обработки клубней протравителями. Наибольшие прибавки урожая от применения фунгицида ТМТД отмечались при густоте посадке 49,3 тыс. клубней на 1 га: у сорта Балабай в среднем - 9,26 т/га, затем у сорта Тарасов - 7,74; Спиридон - 7,52 и Невский - 7,05 т/га. Аналогичная закономерность отмечалась при использовании препарата максим на сортах Балабай, Тарасов и Невский, а препарата престиж - на сорте Спиридон. Для сорта Губернатор была характерна противоположная закономерность: прибавка урожая достигала наибольших значений при загущенной посадке: 8,53 т/га - при использовании препарат престиж, 7,22 т/га - ТМТД и 6,78 т/га - максим. Повышение эффективности протравливания семенного материала при схеме посадки 75x19 см отмечалась также в вариантах применения фунгицида максим на сорте Спиридон, а инсектофунгицида престиж - на сортах Балабай, Тарасов и Невский.
Многофакторный анализ показал, что урожайность картофеля в условиях Южного Урала определяется в первую очередь уровнем минерального питания (сила влияния фактора - 54 %), затем протравливанием семенных клубней (20 %), густотой посадки (15,5 %) и сортом (7,2 %). Влияние сорта и протравливания семенных клубней возрастало в условиях засухи 2010 г. (до 23,4 и 38,4 % соответственно), а минеральных удобрений (до 60 %) и густоты посадки (до 27 %) - в условиях благоприятного 2009 года.
В засушливых условиях 2010 г. расчетные дозы удобрений и протравливание картофеля обеспечивали получение планируемой урожайности 25 т/га по всем сортам картофеля. Тогда как, урожай клубней 40 т/га не был получен ни в одном из вариантов опыта. В условиях бездефицитного водного режима фактическая урожайность картофеля, наоборот, значительно превышала уровень 40 т/га. В 2009 г. максимальные урожаи изученных сортов картофеля достигали 55,37-64,38 т/га, а в 2011 г. - 54,86-70,08 т/га (приложение И1, К1, Л1).