Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Эффективность полива картофеля способом мелкодисперсного дождевания и применение биостимуляторов на дерново-подзолистых почвах Московского региона

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Эффективность полива картофеля способом мелкодисперсного дождевания и применение биостимуляторов на дерново-подзолистых почвах Московского региона"

На правах рукописи

"05059060

Никифоров Сергей Викторович

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПОЛИВА КАРТОФЕЛЯ СПОСОБОМ МЕЛКОДИСПЕРСНОГО ДОЖДЕВАНИЯ И ПРИМЕНЕНИЕ БИОСТИМУЛЯТОРОВ НА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВАХ МОСКОВСКОГО РЕГИОНА

Специальности: 06.01.01 - «Общее земледелие, растениеводство»;

06.01.02 - «Мелиорация, рекультивация и охрана земель»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

16 ИДЯ 2013

Москва 2013

005059060

Работа выполнена на кафедре почвоведения, геологии, мелиорации Российского государственного аграрного заочного университета

Научные руководители: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Кузнецова Елена Ивановна;

доктор сельскохозяйственных наук Мерзликин Анатолий Сергеевич.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор, академик

РАСХН Щедрин Вячеслав Николаевич,

директор Российского НИИ проблем мелиорации;

кандидат биологических наук Тектониди Иван Панаётович, заведующий испытательной лабораторией по картофелю Московского НИИСХ «Немчиновка».

Ведущая организация - Всероссийский научно-исследовательский институт

картофельного хозяйства имени А.Г. Лорха.

Защита состоится И июня 2013 года в 15 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д 006.049.01 при Московском научно-исследовательском институте сельского хозяйства «Немчиновка».

Просим Вас принять участие в работе совета или прислать свой отзыв в 2-х экземплярах, заверенных гербовой печатью, по адресу: 143026, Московская область, Одинцовский район, пос. Немчиновка-1, улица Калинина, дом 1. Диссертационный совет.

'Ы

Автореферат разослан « 2^/». Са^игл.р 2013 года.

Ученый секретарь диссертационного совета А.С. Мерзликин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Картофель одна из ведущих сельскохозяйственных культур. В мировом производстве он занимает одно из ведущих мест. Клубни картофеля содержат около 25 % сухих веществ, 14-22 % крахмала, до 3 % белка, 0,2-0,3 % жира, 1 % клетчатки, 0,8-0,1 % запасных веществ. Картофель важный продукт для жизни человека, поскольку содержит хорошо усваиваемые углеводы, белки, витамины, незаменимые аминокислоты, отсутствующие в других продуктах.

В Российской Федерации валовые сборы картофеля достигают 30-32 млн. тонн в год, а площадь посадки составляет 2,2 млн.га. Однако урожайность по стране в 2011 году составила лишь 14,8 т/га, что более чем в два раза ниже, чем в других странах. Основными причинами этого являются неблагоприятные климатические условия в отдельные периоды вегетации растений, несбалансированное питание, болезни и вредители картофеля.

Нечернозёмная зона РФ является регионом, на первый взгляд, с достаточным уровнем влагообеспеченности. Однако, в отдельные годы засушливые периоды бывают продолжительные, а засуха приводит к резкому снижению урожая и даже его гибели (2010 г.). Орошение является одним из важных способов, позволяющих исключить недостаток влаги в период вегетации и создать для растений оптимальные условия усвоения питательных веществ из почвы. Применение биологических препаратов повышает защитные функции растений и способствует устойчивости картофеля против болезней и вредителей.

Поэтому совершенствование элементов сортовой технологии, изучение реакции растений картофеля на уровень увлажнения, отзывчивость на биостимуляторы с учётом их адаптивности и пластичности, а также устойчивости к болезням имеют важное значение для повышения продуктивности культуры и качества продукции, а сама проблема является актуальной для современного орошаемого земледелия.

Цель исследования - изучение и комплексная оценка возделывания картофеля при мелкодисперсном дождевании в сочетании с биостимуляторами, и их влияние на формирование урожая и качество клубней. Для достижения поставленных целей решали следующие задачи:

1. Изучить эффективность биостимулятора иммуноцитофита при обработке клубней картофеля.

2. Дать характеристику водно-физическим свойствам почвы при разных способах орошения картофеля

3. Оценить влияние мелкодисперсного дождевания и биостимулятора Спиру-лины на рост, развитие и урожайность картофеля.

4. Установить реакцию разных сортов картофеля на мелкодисперсное дождевание и применение биостимуляторов.

5. Определить энергетическую и экономическую эффективность возделывания картофеля при применении мелкодисперсного дождевания и биостимуляторов.

Научная новизна работы. Впервые в условиях земледелия Московской области изучена эффективность мелкодисперсного орошения (МДЦ) и

з

биостимулятора роста Спирулины при возделывании картофеля сорта Сатурна. Установлена положительная реакция растений картофеля на мелкодисперсное орошение, на орошение с применением Спирулины и без орошения. Установлено повышение урожайности картофеля, увеличение ассимиляционной поверхности растений и улучшение их фотометрических показателей.

Установлено во все годы исследований, что при обработке Спирулиной в конце вегетации растения не были подвержены заболеванию фитофторозом, альтернариозом и корневыми гнилями клубней.

Практическая значимость. Изучение мелкодисперсного орошения и биостимулятора Спирулины при возделывании картофеля в условиях Московского региона позволило установить высокую эффективность их использования и рекомендовать сельскохозяйственным производителям их широкое применение. Это даст возможность значительно улучшить фотометрические и экологические показатели роста растений и повысить урожай клубней картофеля на 15-20 % при одновременном улучшении качества клубней и более высоком выходе товарной части продукции.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены на Международных научно-практических конференциях вторых и третьих Костычевских чтений в Российском государственном аграрном заочном университете (РГАЗУ), (г. Балашиха), 2009 и 2010 гг.; Международной научно- практической конференции «Научное наследие П.П. Вавилова в теории и практике агрономии», РГАЗУ, г. Балашиха, 2011 год; Международной научно - практической конференции «Вильямские чтения», РГАЗУ, г. Балашиха, 2011 год; Международной научно- практической конференции, посвященной 145-летию РГАУ-МСХА имени К.А.Тимирязева «Адаптация сельского хозяйства России к меняющимся погодно-климатическим условиям», РГАУ - МСХА им. К.А. Тимирязева, Москва, 2010 год; на Всероссийском научно-практическом семинаре «Управление минеральным питанием плодовых и ягодных культур в точных технологиях возделывания», ГНУ ВСТИСП, Москва, 2011 г., на Международной научно-практической конференции «Проблемы современной биологии», Москва, Спутник +, 2012 г.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 научных работ, в том числе 3 коллективные монографии с участием соискателя. В изданиях, рекомендованных ВАК для публикации результатов исследований по диссертации, напечатаны 3 научные статьи.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 124 страницах компьютерного текста. Она состоит из введения, 5 глав, выводов, предложений производству, библиографического списка литературы. Работа содержит 21 таблицу, 10 рисунков, 16 приложений. Список литературы включает 236 наименований, в том числе 30 на иностранных языках.

УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.

Полевые опыты по программе исследования проводились в 2009-2011 годах на опытном поле Российского Государственного аграрного заочного университета, Балашихинского района Московской области, на дерново-подзолистой среднесуглинистой, среднеокультуренной почве.

Почва опытного поля характеризовалась следующими показателями: гумус 2-2,6 %, pH с1 - 5,9, N - 150- 187 мг/кг, Р205- 110-149 мг/кг, К20- 157-237 мг/кг, плотность почвы 1,43 г/см3. Схема опыта: Контроль, предпосадочная обработка клубней иммуноцитофитом без орошения, орошение мелкодисперсным дождеванием разовой нормой 0,8 м3 /га, орошение ОПШ, разовой нормой 20 м3 /га и мелкодисперсное дождевание с применением Спирулины, применение Спирулины без орошения мелкодисперсным дождеванием. Обработка клубней иммуноцитофитом один раз перед посадкой 0,5 мг д.в на литр воды, в варианте со Спирулиной предпосадочная обработка клубней, в фазы всходов, бутонизации, цветения и период клубнебразования 2-3 раза с интервалом 7-10 дней. В опыте выращивали картофель сорта «Сатурна». Им-муноноцитофит - препарат выпускаемый в виде таблеток. Обладает росторегу-лирующими свойствами, антистрессовой активностью и придаёт растениям устойчивость к заболеваниям. Обработка биокорректором, стимулятором, препаратом из синезеленой водоросли. В настоящее время синезелёную водоросль выращивают искусственным путем в тепличном комбинате в г. Николаеве на Украине. Спирулина (Spirullina platensis L.) Этот препарат в виде таблеток применяли в дозировке 250 мг д.в. на 1 литр воды при опрыскивании растений. Замачивание клубней вышеуказанными препаратами производилось в течение 5-6 минут.

Почвенные разрезы выполняли на территории опытного поля ФГБОУ РГАЗУ Балашихинского района Московской области. Предшественниками во все года исследований были многолетние злаковые травы (овсяница луговая, ежа сборная, костер безостый). В опытах использовали агротехнику, рекомендуемую и используемую для возделывания картофеля в хозяйствах Московской области. Наблюдения и учеты проводили по общепринятым методикам.

Площадь учетной делянки 200 м2, повторность опыта четырехкратная, схема посадки 70x30 см. Учет урожая сплошной, поделяночный.

При орошении мелкодисперсным дождеванием можно использовать любые опрыскиватели, применяемые в системе защиты растений для борьбы с болезнями и вредителями.

В наших мелкоделяночных опытах использовали ранцевый опрыскиватель фирмы Gardena объемом 10-12 л.

Погодные условия в годы исследования были следующими. За вегетационный период 2009 года осадков выпало 298,8 мм. Среднесуточная температура воздуха за вегетационный период составила 14,3°С. В 2010 году осадков за вегетационный период 63 мм. Температура за вегетационный период 19,7° С. В 2011 году осадков выпало 77,9 мм. Температура воздуха составила 17,4° С. Погодные условия неординарно воздействовали на рост и развитие картофеля, а так же на конечный результат - урожай.

В работе использованы следующие методы. Влажность почвы определяли воздушно-весовым методом. Для анализов образцов почвы использовали следующие методики: определение гумуса по Тюрину; рН солевой вытяжки по-тенцнометрически (марка рН - метра МЕТТЛЕР ТОЛЕДО); подвижный фосфор Р205 по - Кирсанову; подвижный К20 по - Кирсанову; азот по - Кьельдалю -Йодельбауеру; гидролитическая кислотность по - Каппену, агрометеорологические условия из учхоза «Михайловское», Подольского района (МСХАим. К.А. Тимирязева). Сухое вещество и влажность почвы определяли воздушно - весовым методом, путем взятия навесок и высушиванием до постоянного веса. Использовали термостат марки MEMERT и электронные весы марки SCOUT PRO, количество поглощенной влаги при помощи не однократного взвешивания на торсиооных весах марки, Wada Torsyjna 5492 Tehhtprot wade in Poland, расчет доз удобрений по методике ЦИНАО, расчет водопотребления по методике ВНИИГиМ. Влажность воздуха определяли аспирантским гигрометром марки МВ-4 М. Статистическую обработку результатов проводили методом дисперсионного анализа (по методике Б.А. Доспехова).

Витамин С - по И. Мурри, сырой протеин расчётным методом и крахмал полиметрическим методом - по Эверсу (Доспехов, 1985, Муха, 2004, Кузнецова, Алещенко, 2010, Самохвалов и др., 1999, Петербургский, 1968), проведение исследования по хранению картофеля (Коршунов, 1985).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

Изучение водно-физических свойств почвы.

Сроки посадки картофеля в различные годы исследований определяли исходя из метеорологических условий. Как правило, посадка производилась в третьей декаде мая. К тому времени погодные условия позволяли вести обработку почвы для посадки клубней, семенной материал был подготовлен и проведена обработка исследуемыми препаратами. Клубни во всех вариантах опыта ежегодно высаживались одновременно, по схеме опыта.

Различия погодных условий в годы проведения исследований влияли на темпы роста и развития картофеля, на сроки прохождения фенологических фаз (таблица 1). Более поздний срок начала фазы первых всходов, на контролен при мелкодисперсном орошении в2010-2011 годах, объясняется

6

засушливым периодом и низким содержанием продуктивной влаги в слое почвы 0-20 см, которое составляет 5-6 %. Однако, при применении Спирули-ны период всходов составил 19 дней, в сравнении с контролем. Сказалась засушливая погода. В остальные годы действие биопрепаратов так же снижало прохождение растениями фазы всходов на несколько дней, но особенно это заметно было в фазу бутонизации и цветения, а в период всходов и выкопки картофеля в основном выравнивались в показаниях.

В среднем за три года сравнение фаз роста и развития картофеля показывают, что при одновременной посадке сроки уборки определяются в одинаковый период. Так, в вариантах со Спирулиной и мелкодисперсным дождеванием и даже без него, но со Спирулиной, ускоряют всхожесть картофеля на 2-3 дня. Так же процессы бутонизации и цветения наступали на 2-5 дней раньше. Полное созревание клубней картофеля наступает раньше на 28 дней. В процессе роста и развития растений отмечались такие явления, как смыкание ботвы в рядках и междурядьях. Применение мелкодисперсного орошения, Спирулины и иммуноцитофита указывает на очень быстрое формирование листовой поверхности растений в сравнении с контролем.

Таблица 1

Фенологические показатели картофеля в среднем за 2009-2011 гг., дней

Вариант Число дней от

посадки до полных всходов полных всходов до:

бутонизации цветения уборки

1. Контроль 23 22 32 70

2. Имунноци-тофит 23 22 30 68

З.МДД 23 21 26 65

4.0ПШ 22 21 26 65

5.МДЦ + Спирулина 19 18 28 62

6. Спирулина без МДЦ 20 24 29 67

Картофель - растение умеренного климата. Главная особенность мелкодисперсного дождевания это не цель накопления влаги в почве, а снижение транспирации.

Биологически активные вещества и мелкодисперсное орошение значительно повышали площадь листьев. На контроле она составила 12,9 тыс.м 2/га, при применении Спирулины ассимиляционная поверхность в фазу буто-

низации достигла максимума 16,4 тыс. м 2/га. При применении Спирулины, но без орошения, она составила 14, 5 тыс. м 2/га. Применение иммуноцитофи-та уступает варианту со Спирулиной с орошением, площадь листьев составила 15,2 тыс. м 2/га. ( Рис.1.)

Рис. 1 Средняя ассимиляционная поверхность растений на опытном поле РГАЗУ у сорта Сатурна в 2009-2011 г с применением биокорректоров.

Водный режим картофельного растения определяется его биологическими особенностями и условиями внешней среды. Для поддержания водного баланса растений необходимо, что бы испарение растений воды через листья компенсировалось ее поглощением через корни. При этом условии количество воды, содержащееся в разных органах растений, сохраняется в нужном соотношении. Однако, в разные часы суток, а так же в разные периоды вегетации соотношение между приходом и расходом воды складываются в растениях не одинаково (методика Шпота, 1969). В дневные часы испарение чаще всего значительно превосходит поглощение, в результате чего возникает водный дефицит. В литературе мало данных об изменении водного дефицита растений картофеля в дневные часы в зависимости от условий внешней среды. Определение степени оводненности ткани листа, показателей водного дефицита, концентрации клеточного сока листьев картофеля при мелкодисперсном дождевание не проводилось. Для определения влияния способов дождевания картофеля на водный режим мы провели исследования, о которых и пойдет речь. Например, показания интенсивности транспирации у сорта Сатурна в дневные часы, с 12-14 часов дня, более высокие, чем в утренние и вечерние часы, что мы можем видеть на графике (рис. 2, 3, 4).

С орошением

Без орошения

■ 16-18 час.

18-12час

О 500 1000 1500 2000 2500 3000

мг/дм 2х час.

Рис. 2

Дневной ход транспирации у растений сорта Сатурна, 2009 год.

мг./ дм2 х час.

Рис. 3

Дневной ход транспирации у растений сорта Сатурна, 2010 год.

Без орошения

С орошением

Я16-18 час

Ш14-16 час

■ 12-14 час

В8-10час

О

1000

2000

3000

4000

5000

Рис.4

Дневной ход транспирации у растений сорта Сатурна, 2011 год.

На рисунках 2-4 показана интенсивность транспирации у растений сорта Сатурна в дневные часы (12 до 14 часов дня) без орошения больше, чем с применением мелкодисперсного дождевания, в вечерние часы интенсивность транспирации соответственно падает. Интенсивность транспирации резко возрастает в фазу цветения и клубнеобразования и уменьшается к концу вегетации. Влияние режима орошения прослеживается и по другим показателям, площади листьев у сорта Сатурна максимально составила при орошении 16,4 тыс. м2/га, на контроле она же составила без орошения 14,5 тыс.м2/га в период цветения. Наиболее характерна интенсивность транспирации в верхнем ярусе в 12 часов дня. Она составляет 2673 дм 2 х час, нижнем составляет 2430 дм 2 х час и заметно снижается к 16 часам. Без орошения эти показатели на много выше. Обводненность листьев картофеля при мелкодисперсном дождевании, благодаря мелиорации фитоклимату и снижению потери воды на транспирацию, в течение дневных часов была на достаточно высоком |

уровне. Во время продолжительной засухи в 2010 году водный режим листьев и всего растения на не орошаемых участках сильно нарушался, урожайность резко снижается, а в некоторых случаях приводит даже к гибели всего растения. Иногда, слишком большое количество воды оказывается не доступным для данного вида и сорта растения из-за не благоприятных соотношений водных потенциалов листьев растений и почвы. С другой стороны, осадки часто не используются потому, что поток транспирируемой воды не велик, напри-

мер, при небольшом потоке солнечной радиации. В этом случае осадки почти бесполезны для продуктивного процесса и могут оказаться даже вредными, так как при избыточном увлажнении ухудшается воздушный режим почвы, наблюдается полегание растений, проявляются корневые гнили картофеля и т.д. Но наибольший ущерб наносит все-таки не избыток, а недостаток влаги. При недостатке влаги солнечная энергия становится губительна для растений. Оптимальным для растений является такой водный режим, при котором растения имеют примерно столько доступной влаги, сколько может максимально испариться.

Необходимо учитывать водно - физические характеристики в метровом слое. Участки с опытами имели глубокое заложением грунтовых вод, на дерново - подзолистых почвах среднесуглинистых, среднеокультуренных. Подпитка грунтовыми водами составила 10 м3/га. Влагообеспеченность в годы исследования 2009-2011 была не одинаковой. Влажность почвы у исследуемого сорта была не одинаковой и колебалась от 1 до 5% HB в разные фазы развития картофеля. Влажность почвы целиком зависит от плотности почвы. Водопотребление картофеля является важным признаком адаптации сортов картофеля. Зависимость водопотребления картофеля от размера листовой поверхности при использовании дополнительно стимулирующих, биокорректирующих веществ, снижающих стрессовые ситуации и повышающих урожайность. Это такие, как - Spirulina platensis L. По мере ее применения увеличивается листовая поверхность, а вместе с ней растет потребность во влаге и наоборот.

После всходов картофеля потребность во влаге возрастает и достигает максимума к фазе цветения и интенсивного прироста клубней, что способствует образованию крепкой кожуры. Критический период у картофеля - это завязывание клубней. Наиболее благоприятные условия для картофеля в период посадка-всходы 65-70 %, фаза бутонизации и цветения 75-85 % влажности и от начала увядания ботвы 60-65 %.

Вследствие недостатка влаги клубни становятся уродливыми или не образуются совсем, расходуются уже накопленные питательные вещества и урожай снижается. Влажность почвы в условиях острозасушливого 2010 года была довольно низкая, при посадке в мае не превышала 5 % HB (наименьшей влаго-емкости ), в период бутонизации - цветения в слое почвы 0-10 см 0,5 % HB, в слое 0-20 см меньше 1 HB, уже в слое 0-30 см чуть больше 1 и в общем стремилась к нулевой отметке, (таблица 2)

Таблица 2

Водный баланс картофеля в годы исследований у растений сорта Сатурна (2009-2011 г.), 3 вариант с МД Ц.

Годы Расход воды Осадки, Оросительная Из грунтовых Суммарное Урожайность Коэффициент

из почвы, м3/га норма, м3/га вод, м3/ га водопотребле- т/га водопотребления,

м^га ние, м3/га 7 м3/га

2 3 4 5 6 8

2009 3035,0 2981,0 44,0 10 6070,0 23,9 253,9

2010 852,0 630,0 212,0 10 1704,0 54,2 31,4

2011 857,0 779,0 68,0 10 1714,0 22,7 75,5

Урожай картофеля при мелкодисперсном орошении.

Показатель продуктивности клубней - является ведущим показателем оценки

изучаемого агроприема. Наименьшая урожайность была в жарком и острозасушливым 2010 году на контроле. Наибольшая урожайность была отмечена в варианте с мелкодисперсным орошением со Спирулиной 2010 году. В других вариантах 2009 и 2011 года существенных различий между вариантами не было (таблица 3). В среднем за 3 года наименьшая урожайность по вариантам опыта была отмечена на контроле. Прибавки на опытных вариантах больше в варианте с мелкодисперсным орошением на 53,7 %, а со Спирулиной и мелкодисперсным орошением на 66,1 %. В варианте со Спирулиной, но без мелкодисперсного орошения на 36,6 % , с обработкой клубней перед посадкой имму-ноцитофитом на 36,9 %. Как видно из приведенных цифр, прибавки урожая во всех вариантах были существенны по отношению к контролю. В среднем за 3 года применение биостимуляторов и мелкодисперсное орошение дали не плохие результаты. Отметим, что 2009 год был лучшим по влагообеспеченности и запасам продуктивной влаги в почве, но урожайность клубней была меньше, чем в острозасушливый 2010 год. Это объясняется тем, что в 2010 году орошение проводили 53 дня за период вегетации, чем в 2009 году, при этом создавая микро и фитоклимат картофельного поля, что значительно увеличило урожайность клубней. В этом случае запасы продуктивной влаги в почве могут быть бесполезными, а растение получало влагу за счет мелкодисперсного орошения, а не из почвы.

Таблица 3.

Урожайность клубней по годам, т/га.

Вариант опыта Урожайность т/га 2009 г. Урожайность, т/га 2010 г. Урожайность, т/га 2011 г. В среднем за 3 года.

1.Контроль 9,8 3,8 4,2 5,9

2.Иммуноцитофит 17,3 36,9 11,4 21,8

З.мдд 24,3 53,0 17,8 31,7

4.0ПШ 19,9 53,1 17,9 30,3

5.МДД+Спирулина 25,5 65,0 26,5 39,0

6. Спирулина без МДД 17,8 33,6 12,6 21,3

НСР(0,95), т/га 3,3 5,4 2,5

Значительная прибавка урожая с куста и массы 1 клубня составила в 2009 году в варианте МДД с применением Спирулины в среднем 18,6 г или 14,4 % в сравнении с контролем, при средней массе клубня 60,6 г. При орошении МДД без Спирулины прибавка составила в сравнении с контролем 6,9 г или на 6,4 % больше, при массе клубня 48,9 г. Урожайность клубней с 1 куста при МД Д со Спирулиной составила 667,0 г, при одном мелкодисперсном дождевании 556,5, что превышает контроль на 24,0 и 20,1 % соответственно.

Глава 4. Фитометрические и физиологические показатели при поливе мелкодисперсным дождеванием и применении биостимляторов.

Содержание сухого вещества в клубнях картофеля.

Содержание сухого вещества в клубнях картофеля в среднем составило 16,0-22,5 % (в контроле 22,1 %) (табл. 4). Известно, что накопление сухого вещества зависит от сорта и погодных условий. Более поздние сорта накапливают его больше, чем ранние. Сухая и жаркая погода способствует более быстрому и повышенному накоплению сухого вещества, чем влажная и прохладная. Количество сухого вещества по вариантам было высоким. Исключение составил вариант Спирулина без МДД (16,0 %), что еще раз подтверждает положительное действии биопрепарата на растения картофеля.

В 2009 году содержание сухого вещества составило 15,6-20,5 % (в контроле 20.4 %). В вариантах с орошением его содержание было 19.7 и 20,5 %, в варианте со Спирулиной сухого вещества 20,5 %. В 2010 году оно составило 18.1 -25,2 %, в

2011 году 14,3-22.6%.

Таблица 4

Содержание сухого вещества, в клубнях картофеля в %, 2009-2011 г.

Вариант 1 оды исследования Среднее за 3 года

2009 2010 2011

Контроль 20.4 23.6 22.2 22,1

Иммуноцито-фит 19,7 23,8 19,6 21,0

МДД 19,7 25,2 22,6 22,5

опш 20,4 23,2 21,4 21,6

Спирулина + МДД 20,5 24,7 20,6 21,9

Спирулина без МД Д 15,6 18,1 14,3 16,0

НСРод %. 0,3 0,9 0,6

Фотосинтетическая деятельность растений.

Фотосинтез, возникший на первых этапах эволюции жизни, остается важнейшим процессом биосферы. Главный носитель фотосинтеза это растения. Фотосинтез, не только источник пищевых ресурсов и полезных ископаемых, но и фактор сбалансированных процессов биосферы на земле. Существенным фактором фотосинтеза является стабилизация содержания углекислого газа в атмосфере. В настоящее время содержание углекислого газа составляет 0,03 % от объема воздуха. В процессе эволюции растений сформировался специфический орган фотосинтеза - это лист. Приспособление его к фотосинтезу шло в двух направлениях, возможно более полное поглощение и запасание лучистой энергии солнца, а так же эффективный газообмен с атмосферой. Толщина листа тесно связано с интенсивностью света. Благодаря большой поверхности и определенному размещению листьев в пространстве, растение может использовать, как прямой, так и рассеянный свет. Наличие покровной ткани эпидермиса, защищает лист от излишнего испарения воды. Для характеристики фотосинтетической работы посева за период вегетации или межфазный период используют показатель - фотосинтетической деятельности посева (м2 - дней / га), фотосинтетический потенциал (ФП) определяют по формуле, либо суммой всех листьев за каждый день вегетации или средней площади листьев умножая на период продолжительности вегетации в днях: Высокую продуктивность посадок получают при условии, если фотосинтетический потенциал достигает оптимальной величины. Накопление биомассы единицей площади листа за единицу времени - называют - чистой продуктивностью фотосинтеза (ЧПФ). Она измеряется, как правило в граммах сухой (допустимо сырая биомасса) биомассы на 1 м2. за сутки, может варьировать, (7-20 г/м2 (м2хсут.) ЧПФ, характеризует среднюю эффективность фотосинтеза листьев, в посадках. Он максимален, когда большинство листьев хорошо освещены. При избытке азота и затенении ЧПФ снижается, но по мере увеличения периода роста - возрастает. Чистую продуктивность фотосинтеза (ЧПФ) - рассчитывают по формуле урожайность делим на фотосинтетический потенциал. Наибольшая чистая продуктивность фотосинтеза в 2009 году у сорта Сатурна с применением мелкодисперсного дождевания составила 4,33 г /м2 х г / сут /га, в контроле 2,13 г / м2 х сут. /га. Максимальная продуктивность фотосинтеза была в 2009 году в варианте с обработкой Спирулиной при мелкодисперсном орошении 4,63 г/м2 х сут. Наибольшая продуктивность фотосинтеза составила в варианте в обработкой Спирулиной при МДД в 2010 году 7,14 г/м2хсут (в контроле 2,13 г/м2 х сут). Это объясняется большей площадью листовой по-

верхности. В 2011 году в варианте со Спирулиной ЧПФ составила 2,82 г / м2 х сут. (в контроле 0,49 г / м2 х сут.), что объясняется меньшим количеством солнечных дней. Высота растений и количество стеблей во всех вариантах с орошением и применением биостимуляторов значительно превышает контроль. В острозасушливый 2010 год, при большем количестве орошаемых дней высота растений колеблется в варианте с МДЦ 70 см, количество стеблей 576 тыс. шт. /га. Значительно повысилась высота растений и количество стеблей в варианте с Спирулиной составила 76 см и 589 тыс. шт. / га, (в контроле высота растения 63 см и 336 тыс. шт./га стеблей).

В остальных вариантах с обработкой иммуноцитофитом и ОПШ -600 показатели уступают варианту со Спирулиной, но значительно больше в сравнении с контролем.

Накопление крахмала и других углеводов и соединений.

При возделывании картофеля важное значение имеет качество получаемой продукции. Основной показатель для картофеля это содержание крахмала. В наших исследованиях наибольшее содержание крахмала, как видно из таблицы 5, у картофеля составило при орошении мелкодисперсным дождеванием и обработкой Спирулиной в среднем 16%, что на 1,5% превышает показатель без орошения и без применения Спирулины в среднем 14,5 %. В условиях острозасушливого 2010 и умеренно влажного 2009 года содержание крахмала не на много отличалось от 2011 года и составило в 2009 году 13,8 %, 14,7 % - 2010 году и 15,1 % в 2011 году без орошения и Спирулины. Отметим, что в 2009 году низкое содержание крахмала вызвано тем, что в дождливый и пасмурный период содержание крахмала в клубнях снижается из-за ограничения солнечного освещения, что ослабляет процесс фотосинтеза. В 2010- 2011 году более высокое содержание крахмала определяла сухая и солнечная погода. При мелкодисперсном орошении и применении Спирулины показатели по содержанию крахмала достигали в среднем 15,5-16,0%.

Содержание витамина С 5,1 - 6,8 % и сырого протеина 1,5 - 1,8 %. Нашими исследованиями установлено, что Спирулина на фоне мелкодисперсного орошения повышает содержание витамина С. В клубнях его содержится при обработке Спирулиной в среднем 6.5 % (без орошения и Спирулины 4,8 %).

Содержание в клубнях картофеля солонина имеет не значительное различие и находится на уровне в среднем от 0,6 -1,1 %.

Содержание сырого протеина в клубнях картофеля с орошением МДДсо Спирулиной в среднем 1,8% в вариантах без применения Спиру-

16

лины и орошения его количество имеет некоторые различия в пределах ОД -0,3%.

Заметно снижено содержание нитратов (в сравнение, чем без орошения) в среднем 241 ,0 %, а при применении мелкодисперсного орошения и Спи-рулины они составили в среднем 234,0 и 236,9 мг / кг соответственно. Показатели витамина С не на много отличаются от без орошения. Картофель можно применять в продовольственных целях. При довольно сухой погоде (2010), происходит снижение крахмала, хотя в сухую погоду крахмала в клубнях всегда больше, чем во влажные годы, но за счет урожайности клубней, процесс образования крахмала снижен. Картофель меньше всего накапливает нитратов при обработке Спирулиной и составляет в среднем 234,0 мг/ кг (без орошения и с применением МДД их количество составило 241,0мг/кг (таблица5).

Таблица 5

Биохимические показатели качества картофеля, 2009-2011 г.

Вариант Годы исследования Среднее заЗ года.

2009 2010 2011

Без орошения Крахмал, % 13,8 14,7 15,1 14.5

Витамин С,% 6,7 4,5 3,2 4,»

Солонин, % 1,4 1,2 0,6 1,1

Сырой протеин, % 2,3 1,4 1,5 1,7

Нитраты, мг/кг 241,2 236,0 245,9 241,0

С орошением Крахмал, % 14,1 15,3 17,1 15,5

Витамин С,% 6,9 4,6 5,1 5,5

Солонин, % 1,2 не опр. 0,8 0,6

Сырой протеин, % 1,9 1,3 1,2 1,5

Нитраты, мг/кг 240,1 233,9 237,5 236,9

Орошение+ Спирулина Крахмал, % 14,6 15,9 17,6 16,0

Витамин, % 7,9 4,8 6,8 6,5

Солонин, % 0,8 не опр. не опр. 0,8

Сырой протеин, % 2,5 1,7 1,3 1,8

Нитраты, мг/кг 238,1 239,9 224,1 234,0

Глава 5. Биоэнергетическая и экономическая эффективность выращивания картофеля при использовании МДЦ и биостимуляторов.

Биоэнергетическая эффективность.

Современное сельскохозяйственное производство является одним из основных потребителей энергии. На производство сельскохозяйственной продукции расходуется не только энергия солнечной радиации, потребляемая растениями в процессе фотосинтеза, но и энергия на производство и применение биостимуляторов, пестицидов, а так же энергия нефтепродуктов, используемая при работе техники на обработке почвы, при уходе за посевами, при уборке и переработке урожая. Энергетическая эффективность включает все затраты на уход за посадками картофеля. В опытах мы придерживались схемы ухода рекомендуемой для условий Московской области Нечерноземной зоны. Единственным отличием - посадка картофеля была не гребневая, а гладкая.

Биоэнергетическая оценка использования биостимуляторов (Рекомендации по применению бактериальных препаратов, 1989) позволяет сравнить различные их виды и учесть эффективность от впервые применяемого на картофеле в Московской области мелкодисперсного дождевания. Энергетическая оценка подразумевает определение соотношения количества энергии, аккумулированной в урожае в процессе фотосинтеза и совокупных затрат энергии, затраченных на производство продукции растениеводства.

Наши исследования подтвердили высокую энергетическую эффективность биостимулятора Спирулины и мелкодисперсного дождевания. Общие энергетические затраты составили в варианте при обработке Спирулиной 89,5 Г Дж /га, при этом энергетический коэффициент составил 1,5 и 1,6 ед. соответственно в сравнении с контролем 48,бГДж/га и коэффициентом 1,2 ед. Затраты на мелкодисперсное орошение 64,8 Г Дж / га.

Применение биостимулятора Спирулины на фоне МДЦ, снижает затраты совокупной энергии по сравнению выходом валовой энергии. Наибольший энергетический коэффициент получен при орошении растений картофеля мелкодисперсным дождеванием со Спирулиной и даже без орошения, но с применением Спирулины и составил 1,6 ед., что заметно превышало контроль. Выход валовой энергии , значительно выше и составил в варианте орошения со Спирулиной 151,9 ГДж/га (в контроле 56,9 ГДж/га.), другие варианты в т.ч. с имму-ноцитофитом без орошения уступают Спирулине (таблица 6).

Таблица б

Энергетическая эффективность применения мелкодисперсного дождевания и биостимуляторов при возделывании картофеля сорта Сатурна в (ср. за 2009-2011 г.),ГДж/га.

Вариант Общие затраты совокупной энергии Выход валовой энергии Энергетический коэффициент, ед

Контроль 48,6 56,9 1,2

Иммуноцитофит 54,1 76,9 1,4

мдд 64,8 104,6 1,6

ОПШ 76,7 112,1 1,4

Спирулина + МДД 89.5 135,1 1,5

Спирулина без МДД 87,7 141,4 1,6

Экономическая эффективность.

Экономическая эффективность характеризует соотношение между достигнутыми результатами производства и затратами всех ресурсов. Цель добиться более высоких хозяйственных результатов при наименьших затратах. Урожайность является главным критерием экономической целесообразности и экономической эффективности, того или иного приема технологий. Для характеристики экономической эффективности используют различные показатели. Производительность труда - выражается в количестве продукции, произведенной работником в единицу времени или величине затрат на изготовление единицы продукции. Чем меньше затрачено времени на производство единицы продукции, тем выше уровень производительности труда, тем выше эффективность его использования.

В качестве основного метода оценки экономической эффективности использования биологически активных веществ и мелкодисперсного дождевания применяли метод сопоставления величин стоимости дополнительного урожая, полученного в результате использования биостимуляторов и мелкодисперсного дождевания и затрат на обработку клубней картофеля. Разницу этих показаний в стоимостном выражении представляет условный чистый доход, а отношение этой величины к затратам - расчетную рентабельность производства картофеля. При этом, нами учитывались только прямые затраты (заработная зарплата с дополнительными начислениями, стоимость топливно-смазочных материалов, стоимость посадочного материалов, затраты на удобрения и электрическую энергию). Себестоимость рассчитывали по ценам 2009 года. Экономические расчеты показывают, себестоимость 1 тонны картофеля в вариантах с мелкодисперсным орошением составила б,5тыс.руб./га, в вариантах с

мелкодисперсным дождеванием со Спирулиной 5,6 тыс. руб./га, а со Спирули-ной без орошения 4,5 тыс. руб./га (в контроле 16,2 тыс. руб. /га), с иммуноцито-фитом 5,8 тыс. руб./га. В вариантах с МДД условный чистый доход составил 370,5 тыс. руб./га, что выше контроля на 316,7 тыс. руб./га. Наибольший доход получен в варианте при обработке Спирулиной при орошении МДЦ 458,4 тыс. руб. Превышение контроля на 404,6 тыс. руб. При обработке Спирулиной без МДД превышение над контролем составило 194.7 тыс.руб. Наибольший дополнительный доход составил в варианте с обработкой Спирулиной 87,9 тыс. руб. (таблица 7).

Таблица 7

Экономическая эффективность производства картофеля сорта

Вариант

Показатели ез |

1 я о аз еэ К 5! | Спирулина без МДЦ

а О и

Урожайность картофеля, т/га 5,9 21,8 31,7 30,3 39,0 21,3

Прибавка урожая по сравнению с контролем, т/га - 15,9 25,8 24,4 33,1 15,4

Прибавка \фожая по сравнению с МДЦ, т/га - - - 1.4 7,3 10,4

Стоимость валовой продукции, тыс. руб/га 70 259 377 361 464 253

Производственные затраты, тыс. руб./га 95,6 126,8 219,2 224,1 222,2 96,8

Себестоимость, 1 т. прод. тыс./руб./га 16,2 5,8 6,5 7,4 5,6 4,5

Чистый доход, тыс. руб. 53,8 253,2 370,5 353,6 458,4 248,5

Дополнительный доход, в сравнении с контролем, тыс. руб. /га - 199,4 316,7 299,8 404,6 194,7

Дополнительный доход в сравнении с МДД, тыс. руб./га - - - - 87,9 -

Рентабельность, % 56,2 199,6 169,0 157,7 206,3 256,7

* Цена реализации 1 тонны продукции в ценах 2009 года - 11900 руб.

Уровень рентабельности составил в варианте с мелкодисперсным орошением 169 % (в контроле 56,2 %), в варианте с МДЦ со Спирулиной она состави-

ла 206,3 %, а без орошения но со Спирулиной 256,7 %. Наиболее высокая рентабельность получена в вариантах при обработке Спирулиной 206,3-256,7 %, что значительно превышает контроль и вариант с мелкодисперсным орошением. Остальные варианты имеют также высокие показатели в сравнении с контролем.

ВЫВОДЫ

1. В Центральном районе Нечерноземной зоны России впервые изучена эффективность мелкодисперсного дождевания, как самостоятельного способа полива картофеля. Мелкодисперсное дождевание проводилось при малых разовых нормах полива 0,8 м3/га с целью снижения транспирации листьев, создания микро-и фитоклимата в приземном слое. Мелкодисперсное дождевание снижает температуру воздуха в приземном слое на 2-5°С, температуру почвы на 5°С, а относительную влажность повышает на 7-10 %.

2. Мелкодисперсное дождевание проводилось при температуре воздуха выше 25°С для снятия депрессии фотосинтеза. Мелкодисперсное дождевание оказало существенное влияние на урожай клубней картофеля сорта «Сатурна», повысив его до 31,7 т/га, против 5,9 т/га в контроле.

3. На фоне мелкодисперсного дождевания на картофеле впервые применили препарат из сине-зелёной водоросли БртШта рМегшв Ь. Спирулина платенсис, как биокорректор, биостимулятор, регулятор роста, как средство борьбы с альтер-нариозом - черная пятнистость листьев, развивающимся на стареющих листьях в конце вегетации. При использовании Спирулины на фоне мелкодисперсного орошения урожай повышался в среднем до 39,0 т/га (контроль 5,9 т/га). Без применения мелкодисперсного орошения (дождевания) и Спирулины урожайность достигала только 21,3 т/га.

4. Разработан режим орошения и технология возделывания картофеля при мелкодисперсном дождевании, как самостоятельном способе полива, при поливной норме 0,8 м3/га и оросительной норме 60-120 м3/га. При этом оросительная норма по сравнению с обычным дождеванием сокращается в 5- 6 раз.

5. При мелкодисперсном дождевании сохраняется плодородие почвы, не уплотняется пахотный горизонт, исключается эрозия почвы, за счет размыва.

6. Применение биостимуляторов и обработка клубней иммуноцитофитом ускоряет всхожесть клубней на 2-3 суток.

7. Совместное применение биостимулятора Спирулины и мелкодисперсного дождевания повышало содержание крахмала в клубнях до 16 %, против 14,5 % на контроле и 15,5 % при одном дождевании.

8. Совместное применение биостимулятора Спирулины и мелкодисперсного дождевания способствовало увеличению листовой поверхности до 16,4 тыс. м2/га, против 12,9 тыс. м2/га на контроле и 14,5 тыс. м2/га при одном дождевании.

9. Совместное применение биостимулятора Спирулины и мелкодисперсного дождевания практически не влияло на содержание сухого вещества в клубнях картофеля, оно находилось на уровне 21,9 - 22,5 %.

10. Совместное применение биостимулятора Спирулины и мелкодисперсного дождевания повышало высоту растений картофеля до 55 см. против 45 см на контроле.

11. Применение биостимулятора Спирулины при обработке растений картофеля позволяет в течение вегетации предотвратить поражение фитофторозом и альтер-нариозом, другими корневыми и прикорневыми гнилями.

12. Энергетический коэффициент при использовании биостимулятора Спирулины и мелкодисперсного дождевания достиг величины 1,6, превысив контроль на 0,1 единицы.

13. Обработка клубней картофеля биостимулятором Спирулиной и применение мелкодисперсного дождевания позволяет получить лучшие экономические показатели. Производственная себестоимость 1 т картофеля 5,6 тыс. руб., условный чистый доход 458,4 тыс. руб., расчётная рентабельность 206,3 %.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ.

При возделывании картофеля на дерново-подзолистых, среднеокультурен-ных почвах целесообразно применять мелкодисперсное дождевание и биостимулятор Спирулину при обработке клубней перед посадкой из расчета 60-65 мг д.в. на 1 тонну клубней картофеля.

Для получения максимального урожая клубней, повышения содержания крахмала и сухого вещества, увеличения площади ассимиляционной поверхности проводить обработку растений Спирулиной в фазы всходов, бутонизации, цветения и до периода уборки 2- 3 раза с интервалом 7-10 дней, из расчета 250 мг д.в. на 10 л воды. Одновременно это является средством защиты растений от альтернариоза, фитофтороза, корневых и прикорневых гнилей.

Мелкодисперсное орошение следует применять при температуре воздуха выше 22- 25°С, с разовой поливной нормой 0,8 - 1 м3/га и диаметре капель не больше 1 мм.

Приготовленный препарат из микроводоросли Спирулины рекомендуется применять в течение суток и хранить в таре из темного стекла.

Литература

1. Никифоров С.В. «Выращивание картофеля в различных условиях среды».

Сб. статей «3 Костычевские чтения». Воронеж, 2009, с. 204-211.

2. Кузнецова Е.И., Никифоров С.В. «Орошение, экология и охрана окружающей

среды». Сб. статей «3 Костычевские чтения». Воронеж, 2009, с. 212-215.

3. Кузнецова Е.И., Никифоров C.B. «Влияние Спирулины на поражение картофеля альтернариозом в условиях Нечерноземья». Сб. статей « 3 Костычевские чтения». Воронеж, 2009, с. 216- 218.

4. Никифоров C.B., Кузнецова Е.И. «Картофель в Нечерноземной зоне России». Монография. Балашиха, 2011,116 с.

5. Никифоров C.B., Кузнецова Е.И., Бочарников А.Е. «Влияние биопрепарата Спирулины (Spirullina platensis L.) на поражение картофеля вредоносным заболеванием альтернариозом в конце вегетации». Сб. статей «Современная микология России». М„ 2012, с. 348-349.

6. Кузнецова Е.И., Никифоров C.B. «Орошение картофеля мелкодисперсным дождеванием в Московской области». Монография. М., 2012,92 с.

7. Кузнецова Е.И., Никифоров C.B., Закабунина E.H. и др. «Основные принципы и параметры мелкодисперсного дождевания полевых и садовых культур Нечерноземной зоны». Сборник «Плодоводство и ягодоводство России». М., 2012, с. 159-163.

8. Кузнецова Е.И., Никифоров C.B., «Выращивание картофеля сортов коллекции ВНИИР им. Н.И. Вавилова на опытном поле ФНОУ РГАЗУ Московской области при мелкодисперсном орошении в условиях засушливого 2011 года». Сборник «Плодоводство и ягодоводство России». М., 2012, с. 164-169.

9. Кузнецова Е.И., Доценко С.Г., Никифоров C.B., и др. «Влияние мелкодисперсного дождевания на микро и фитоклимат садовых и полевых культур на биологическую активность и плодородие почв». Сборник «Плодоводство и ягодоводство России». М., 2012, с. 170-173.

10. Никифоров C.B., Кузнецова Е.И., Кузнецова И.П. «Климатические условия при выращивании различных сельскохозяйственных культур на территории Московской области». Монография. М., 2012, 124 с.

11. Кузнецова Е.И., Никифоров C.B. «Экология, охрана окружающей среды в картофелеводстве». Сборник статей «Проблемы современной биологии». М., Спутник+»,2012, с. 49-52.

Отпечатано в ООО «Издательство Спутник+» ПД № 1-00007 от 26.09.2000 г. Подписано в печать 26.04.2013 г. Тираж 120 экз. Усл. п.л. 1,5 Печать авторефератов (495)730-47-74,778-45-60