Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Продуктивность картофеля в зависимости от некоторых приемов возделывания на выщелоченном черноземе Западного Предкавказья

ВАК РФ 06.01.09, Растениеводство

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Бушнев, Александр Сергеевич, Краснодар

£/>' - £/¿М - Г

КУБАНСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

БУШНЕВ АЛЕКСАНДР СЕРГЕЕВИЧ

ПРОДУКТИВНОСТЬ КАРТОФЕЛЯ В ЗАВИСИМОСТИ от НЕКОТОРЫХ ПРИЕМОВ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ НА ВЫЩЕЛОЧЕННОМ ЧЕРНОЗЕМЕ ЗАПАДНОГО

ПРЕДКАВКАЗЬЯ

Специальность 06.01.09 - Растениеводство

ДИССЕРТАЦИЯ

НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ КАНДИДАТА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК

Научный руководитель -Доктор сельскохозяйственных наук, профессор Н.С. Тур

Краснодар - 1999

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ 4

1. АГРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ КУЛЬТУРЫ КАРТОФЕЛЯ (обзор литературы) 8

1.1. Эколого-географическая классификация картофеля 8

1.2. Влияние удобрений на продуктивность и качество картофеля 16

1.3. Способы посадки и густота стояния растений 25

1.4. Биоэнергетическая эффективность удобрений и технологий возделывания картофеля 32

2. МЕТОДИКА И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ОПЫТА 36

2.1. Характеристика почвенного покрова участка 36

• л г. .-.^и;::-:с!-

2.2. Погодно-климатическиеусловия ; у- 38

2.3. Краткая характеристика изучаемых сортов 43

2.4. Схемы опытов и методика проведения исследований 46

3. ПРОДУКТИВНОСТЬ КАРТОФЕЛЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УСЛОВИЙ ВЫРАЩИВАНИЯ (результаты исследований) 49

3.1. Сравнительная оценка изучаемых сортов 49

3.1.1. Рост, развитие и фотосинтетическая деятельность растений сортов картофеля 49

3.1.2. Продуктивность сортов картофеля при различной

густоте стояния растений 55

3.1.3. Оптимизация корневого питания картофеля сорта Волжанин при различной густоте посадки 60

3.2. Роль удобрений, способов и густоты посадки в повышении продуктивности картофеля 70

3.2.1. Рост и развитие растений картофеля 70

3.2.2. Показатели фотосинтетической деятельности 79

3.2.3. Продуктивность картофеля и его качество

в зависимости от условий выращивания 101

4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ И БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА

ИЗУЧЕННЫХ АГРОПРИЕМОВ 121

4.1. Экономическая эффективность применяемых агроприемов 121

4.2. Биоэнергетическая оценка эффективности агроприемов повышающих продуктивность картофеля 126

4.2.1. Биоэнергетическая эффективность применения удобрений под картофель 127

4.2.2. Биоэнергетическая оценка эффективности изученных технологий возделывания картофеля 129

ВЫВОДЫ 135

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ 139

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 141

ПРИЛОЖЕНИЕ 156

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Картофель культура универсального назначения. Она употребляется в продовольственных, кормовых и технических целях, а широкое распространение ее обусловлено прежде всего высокой потенциальной урожайностью (до 100 т/га и более).

Вследствие большой пластичности и разнообразии сортов, картофель возделывается во всех странах мира - от 71° с.ш. до 46° ю.ш., а также в горных районах и на побережье Средиземного моря. Общая площадь его в мире превышает 20 млн. га. По данным ФАО (1996), средняя урожайность картофеля в мире равна 15,4 т/га. В европейских странах она составляет около 30 т/га, в Северной Америке - 22,4 т/га. Наиболее высокие урожаи картофеля (более 30 т/га) получают в Швейцарии, Нидерландах, Бельгии, а самые низкие (5-6 т/га) - в Перу и на Кубе (21,22).

Российская Федерация занимает первое место в мире по площади посадок картофеля, только в общественном секторе - около 1 млн. га. (118). При наличии в стране 3% населения мира на долю России приходится 15% мирового валового сбора картофеля (10,22). Эту культуру в стране выращивают в 11 зонах с различными почвенно-климатическими условиями (118). В 1997 году в РФ посевные площади картофеля составляли около 3350 тыс. га, при урожайности более 11,0 т/га (10). Практически повсеместно картофель выращивается в частном секторе - преимущественно на приусадебных и дачных участках и в настоящее время население является основным производителем товарной продукции.

В результате резких перемен в сельском хозяйстве доля валовых сборов картофеля, выращенного в крупных сельскохозяйственных предприятиях, уменьшилась с 34% в 1990 г. до 8% в 1997 г., в крестьянских (фермерских) хозяйствах производится пока менее 1%, в то время в индивидуальных и личных подсобных хозяйствах населения резко возросла и превысила 90%.

Основные причины снижения заинтересованности сельхозпредприятий в возделывании картофеля - большая трудоемкость, высокие энергозатраты на его производство и неправильная политика цен, что приводит к его нерентабельности. По энергетическим затратам картофель стоит на втором месте после риса, возделываемого в условиях орошения (10).

Для выхода из этой кризисной ситуации в последнее время в нашей стране широко ведутся научные исследования, направленные на разработку сортовой агротехники картофеля для конкретных почвенно-климатических зон, основными направлениями которой являются: оптимальная густота стояния растений, схема посадки, уровень минерального питания, как основных компонентов ресурсосберегающих и менее энергоемких технологий возделывания.

Учитывая вышеизложенное, подбор сортов и изучение агротехнических приемов его возделывания, для условий Западного Предкавказья, является весьма актуальной темой исследований, которая проводилась в соответствии с планом научно-исследовательской работы Кубанского государственного аграрного университета по теме "Разработать теоретические основы и приемы сохранения и воспроизводства почвенного плодородия, создать альтернативные системы земледелия на агроландшафтной основе в неорошаемых и орошаемых условиях на черноземах Западного Предкавказья" (гос. регистрация № 01960009000).

Цель и задачи исследований. Целью исследований было определение продуктивности сортов картофеля и разработка некоторых агроприемов повышающих его урожайность на выщелоченном черноземе Западного Предкавказья в центральной зоне Краснодарского края.

Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:

оценить .сорта по биометрическим показателям, параметрам фотосинтетической продуктивности и урожайности;

изучить динамику ростовых, формообразовательных и продукционных процессов растений различных сортов картофеля в зависимости от условий выращивания;

дать характеристику реакции сортов картофеля на загущение посадок; определить степень влияния на продуктивность картофеля густоты стояния растений, схемы посадки и уровня минерального питания;

установить влияние уровня минерального питания на биохимические показатели качества картофеля;

выявить влияние условий выращивания на качество клубней картофеля; дать биоэнергетическую и экономическую оценку применения удобрений и технологий возделывания картофеля.

Научная новизна исследований состоит в том, что: произведена сравнительная оценка изучаемых сортов картофеля (Невский, Волжанин, Гатчинский, Луговской и Розовый из Милет) в зависимости от условий выращивания на выщелоченном черноземе Западного Предкавказья;

показано, что погодные условия года по периодам выращивания являются, важнейшим экологическим фактором оказывающий влияние на все параметры продуктивности картофеля;

изучена динамика содержания пигментов, площадь листовой поверхности и накопления биомассы по фазам развития в зависимости от изучаемых факторов;

рассчитаны показатели фотосинтетического потенциала и чистая продуктивность фотосинтеза по межфазным периодам для изучаемых сортов, в зависимости от доз удобрений, густоты и способа посадки;

определена степень взаимосвязи влияния уровня минерального питания, густоты стояния растений и способа посадки на продуктивность картофеля сортов Невский и Волжанин;

впервые дана биоэнергетическая оценка некоторым агроприемам выращивания картофеля на выщелоченном черноземе Западного Предкавказья.

Теоретическая и практическая ценность работы заключается в том, что способ посадки и густота стояния растений в сочетании с уровнем минерально-

го питания является основой получения высоких урожаев картофеля хорошего качества на выщелоченном черноземе Западного Предкавказья.

Исследования проводились в 1996-1998 гг. на кафедре прикладной экологии КГАУ, а полевые опыты в звене плодосменного восьмипольного севооборота КНИИОКХ и являлись составной частью темы № 05.03.01. "Разработать пути сохранения и повышения плодородия почвы в специализированных по картофелю севооборотах через посредство биологических мелиорантов и травосеяния в условиях Краснодарского края" научным руководителем которой является д.с.-х.н., Болахоненков Виталий Ефимович.

Выражаю свою благодарность сотрудникам КНИИОКХ и кафедры прикладной экологии КГАУ за помощь в проведении исследований. Искренне хочу поблагодарить Тура Николая Степановича, Болахоненкова Виталия Ефимовича и Лебединца Алексея Михайловича за методическое и научное руководство. Спасибо всем родственникам и друзьям за оказанную поддержку в это нелегкое время.

1. АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ КУЛЬТУРЫ КАРТОФЕЛЯ (обзор литературы)

1.1. Эколого - географическая классификация картофеля.

Картофель относится к семейству пасленовых - Solanaceae L., Роду Solarium L., входит в секцию Tuberarium (Dun.) Вик., характеризующуюся образованием клубней. Все сортовое многообразие картофеля в Европе связано с интенсивным селекционным использованием вида Solanum tuberosum (115).

Родина картофеля - Южная Америка. Первичным генцентром его происхождения считают высокогорные районы Южной Америки (Перу, Боливия). Вторичный генцентр разнообразия диких клубненосных видов - горная часть Мексики. Туда расселились некоторые формы диких диплоидных видов, которые под воздействием экологических и других факторов способствовали возникновению многочисленных видов. Генцентром возникновения культурного картофеля являются побережье Чили с прилегающими островами, где сформировался культурный вид Solanum tuberosum ssp. chilotanum Вик. et Lechn., и горные районы Анд (Колумбия, Эквадор, Перу, Боливия, северо-запад Аргентины), где основные площади заняты видом S. andigenum Juz. et Вик. (126).

Основоположником систематики картофеля в нашей стране является С.М. Букасов. Известные 170 видов картофеля, были объединены по числу хромосом и происхождению в 32 серии. Серии подразделяются на две географические группы - южноамериканскую и североамериканскую. Большая часть видов /21/ произрастает в Южной Америке. Наибольший интерес представляет серия Tuberosa, включающая вид S. tuberosum, введенный в древности в культуру в Чили, где до сих пор выращивают эндемичные сорта этого вида. Родоначальниками S. tuberosum (по С.М. Букасову) являются близкие к нему тетра-плоидные виды S. leptostigma Juz. и S. molinae Juz. Южноамериканские серии объединены в три, а североамериканские - в две подсекции. Из североамери-

канских серий наиболее многочисленны и представляют практический интерес Demissa и Longipedicellata, включающие виды, устойчивые к фитофторозу и другим болезням (45,123).

Другие виды картофеля отличающиеся многими ценными биологическими и хозяйственно-полезными признаками, часто используются в селекции при выведении новых сортов. Среди них можно назвать следующие:

S. andigenum Juz. et Buk.- культурный тетраплоидный вид из Аргентины (2п=48=4х). Многие исследователи считают его родственным виду S. tuberosum;

S. leptostigma Juz. - тетраплоидный культурный вид с острова Чалоэ. Обладает повышенной крахмалистостью, ракоустойчивостью;

S. phureja Juz. et Buk. S. rubinii - культурные диплоидные виды (2n= =24=2x), распространенные на территории Южной Америки. Отличаются повышенным содержанием белка, устойчивы к парше;

S. demissum Lindl. - дикий самофертильный гексаплоидный вид (2п=72) из Мексики;

S. stoloniferum - самофертильный дикий аллотетраплоидный вид из высокогорных районов Анд. Распространен на территории Перу, Боливии и Аргентины. Отличается морозоустойчивостью (45).

Таким образом, в мире известно множество видов картофеля, чем обусловлено многообразие сортов, но все таки в культуре в основном используется вид S. tuberosum.

Ботаническая характеристика. Картофель - многолетнее, травянистое, клубненосное растение, но в культуре используется как однолетнее (117). Оно представляет собой куст имеющий до 8 стеблей. В зависимости от их числа различают много- и малостебельные сорта (88). Стебли картофеля большей частью прямостоячие, реже склоняющиеся в стороны высотой от 30 до 150-180 см (86). По характеру ветвления стебля сорта картофеля делятся на две группы:

1) ветвление происходит главным образом в нижнем ярусе (сорта позднеспелые);

2) стебель снизу не ветвится (скороспелые сорта) (88).

В подземной части стебля из пазушных почек развиваются побеги столоны, на концах которых образуются клубни. Столоны у различных сортов короче чем у поздних (125).

Облиственность куста бывает различной - от слабой, когда сбоку видны все стебли, до сильной, когда листья полностью их закрывают (87). По форме куста имеются сорта с компактным кустом, раскидистым и полураскидистым (88). По положению стеблей в пространстве кусты могут быть прямостоячими, развалистыми и полуразвалистыми (116). Лист прерывистонепарнопери-сторассеченный, длиной до 25 см, площадь отдельных листьев иногда достигает 700 см2 и более (49). Цветки собраны в соцветия, расположенные на общем цветоносе, и имеют белую, красно-фиолетовую, сине-фиолетовую или синюю окраску (88).

Картофель - самоопыляющееся растение. Плод многосемянная сочная ягода, семена мелкие с массой 1000 штук - около 0,5 г (85).

Корневая система мочковатая. Основная масса корней находится в слое почвы до 60 см, а в стороны распространяется на 50-60 см (125). Наибольшей мощности корневая система достигает к периоду бутонизации - цветения (117). Она отличается высокой усвояющей способностью в отношении воды и фосфора и пониженной по отношению к азоту и калию, что и объясняет повышенную отзывчивость картофеля на азотные и калийные удобрения (126).

Клубень картофеля представляет собой видоизмененный укороченный и утолщенный подземный стебель. Форма клубней очень разнообразна и зависит от особенностей сорта и условий выращивания. Наибольшую ценность в хозяйственном отношении представляют сорта с круглыми клубнями и поверхностными глазками (126).

В период формирования клубней растения картофеля не только ориентируют основной поток ассимилянтов в подземную часть, но и с высокой эффективностью используют их на построение запасающих органов (100).

Содержание крахмала в клубнях колеблется от 12-14 до 22-25% и более. Как правило самые крахмалистые клубни у позднеспелых сортов (41).

Экологические особенности. Благодаря высокой адаптивной способности к различным условиям среды картофель широко распространен. В настоящее время картофель выращивается на всех континентах и в большинстве стран мира. В нашей стране его выращивают на всей территории за исключением самых северных ее районов (выше 70° с.ш.). В горных районах граница возделывания картофеля поднимается до отметки 3860 метров над уровнем моря (45).

По продолжительности вегетационного периода все селекционные сорта картофеля согласно ГОСТу "Картофель. Термины и определения" 01.01.80 подразделяют на ранние - с формированием урожая товарных клубней через 55-65 дней после посадки семенных клубней в почву и имеющие период вегетации 80-90 дней, среднеранние - с формированием урожая через 65-80 дней после посадки и периодом вегетации 100-115 дней, средние - с формированием урожая через 80-100 дней после посадки и периодом вегетации 115-125 дней, среднепоздние - с формированием урожая через 100-110 дней после посадки и периодом вегетации 125-140 дней, поздние - с формированием урожая через 110 дней и более после посадки и периодом вегетации более 140 дней (86).

В развитии растения картофеля различают пять основных периодов: прорастание клубня, всходы, бутонизация, цветение и увядание ботвы. Каждая из фаз отличается морфологическими признаками и физиологическими особенностями (88).

Из всех сельскохозяйственных культур картофель характеризуется наибольшей пластичностью, но нормально расти и развиваться может лишь при

оптимальном соотношении всех факторов среды (тепло, свет, почва, питательные вещества, воздух).

Температурный фактор. Картофель - растение умеренного, влажного климата (126). Сумма активных температур за вегетацию составляет 1000 -1600 °С в зависимости от сорта (41,45,88).

В начальный период развития картофель особенно нуждается в тепле. По мнению большинства исследователей минимальная температура для прорастания должна быть не менее 4-5 °С, а оптимальная когда почва на глубине 10 см прогреется > +8 °С (46,86). Всходы не переносят даже незначительные заморозки (—1...—1,5 °С), поэтому картофель культура поздней посадки (87).

Оптимальная температура для роста и развития надземной массы при умеренно влажной почве составляет 18 - 25 °С, а образования клубней 16 -19°С (41,88).

Продолжительное воздействие высокими температурами (30 - 40°С) в период формирования клубней вызывает так называемое "климатическое вырождение" картофеля, в результате чего сильно снижается урожай клубней и их семенные качества (85,88