Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ УРОЖАЙНОСТИ КАРТОФЕЛЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПЛОТНОСТИ ПОПУЛЯЦИИ ЗОЛОТИСТОЙ КАРТОФЕЛЬНОЙ НЕМАТОДЫ И АГРОХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОЧВЫ

ВАК РФ 06.01.09, Растениеводство

Автореферат диссертации по теме "ПРОГНОЗИРОВАНИЕ УРОЖАЙНОСТИ КАРТОФЕЛЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПЛОТНОСТИ ПОПУЛЯЦИИ ЗОЛОТИСТОЙ КАРТОФЕЛЬНОЙ НЕМАТОДЫ И АГРОХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОЧВЫ"

Л-зззп

На правах рукописи

Закабуннна Елена Николаевна

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ УРОЖАЙНОСТИ КАРТОФЕЛЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПЛОТНОСТИ ПОПУЛЯЦИИ ЗОЛОТИСТОЙ КАРТОФЕЛЬНОЙ НЕМАТОДЫ И АГРОХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОЧВЫ

Специальность: 06.01.09 —Растениеводство 06,01.11 - Защита растений

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

Москва - 2003

Работа выполнена на кафедре защиты растений Российского государственного аграрного заочного университета (РГАЗУ), полевые исследования проводились на посадках картофеля Калужской и Смоленской областей.

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор Шестеперов А.А.

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Романенко Н.Д. кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Демина М.И.

Ведущая организация: Всероссийский научно исследовательский

институт картофельного хозяйства

Защита состоится «<?С» 2003 года в ¡г часов на заседании

диссертационного совета К 220.056.02. при Российском государственном аграрном заочном университете

Адрес:143 900, Московская обл., г. Балашиха, ул. Ю. Фучика, д. 1, ауд. 43. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РГАЗУ.

Автореферат разослан В » О Ну? 2003 г.

Учёный секретарь диссертационного __1 у л ОА'

совета кандидат сельскохозяйственных Л.Л.

НЛ1/Г пл№ит . С</

Носова

наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Картофель относится к числу важнейших сельскохозяйственных культур разностороннего использования. В мировом прогаводотве расптгельных продуктов питания картофель занимает четвертое место после риса, пшеницы и кукурузы. Для населения кашей страны картофель играет особую роль в обеспечении продовольствием, оставаясь особо ценным и ничем не заменимым каждодневным продуктом питания, вькоко-эффективным кормом для сельскохозяйственных животных, а также сырьем для пищевой промышленности (Анисимов БВ., 2000Доршунов АВ.ДЮ0; Глез В.М.,2002).

Картофель очень требователен к питательным веществам. Дня получения высоких урожаев они должны быть доступны растениям вовремя, в необходимом количестве и в нужной ферме. С одной тонной клубней и соответствующим количеством ботвы (0,4 тонны) и корневыми остатками выносятся; N 5-6 кг, Р^ 1,5-2 кг, К/3 7-10 кг (Шатилов И.О., 1987; Василии A.G, 2002; Коршунов AB., 1982), В настоящее же время в личных подсобных хозяйствах не вносят в необходимых дозах органические и минеральные удобрения.

Однако на урожайность картофеля, помимо описанных факторов, значительное влияние оказывают вредные организмы, в том числе карантинные.

Дня России в области картофелеводства наибольшую экономическую проблему представляет золотистая картофельная нематода (ЗКН), При средней степени поражения потери урожая картофеля составляют 25-30%. Основное количество зарегистрированных очагов (99%) приходится на личные подсобные хозяйства, в которых потери урожая трюфеля могут достигать 70-90%. Экономические потери от ЗКН превышают 1 млрд. рублей. Монокультура картофеля, возделывание восприимчивых сортов, трудно контролируемые перево> ки малых партий семенного картофеля ведут к накоплению и распространению ЗКН. При проникновении на территорию России бледной картофельной нематоды, которая поражает нематодоустончивые сорта и гибриды картофеля, проблема гсюбодероза еще более обострится (Васкшш A.C., 2002; Гуськова Л.А., 1989; Сметши АЛ, 2000; Романенко НД, 2001 ).

Особенность картофелеводства России состоит в том, что основным прсчоводшелем

картофеля (91%) в стране являются личные подсобные хозяйства, и как следстшге решение

проблемы картофельных rnnfv^nfp miwr ^гллчуьч гцтмпмццдчгукч и караНТИННую ЗНЭЧН-

мость для крестьянских, фер) юрских И ХОЗЯЙСГ L

фонд на^ной лшературы

l.-sJ Usl

Значительный прогресс в теории и практике борьбы с паразитическими нематодами растений на основе научно обоснованных интегрированных систем защиты растений с широким использованием компьютерных технологий позволяет снизить потери сельскохозяйственных культур ст фигогепьминтов, в том числе от карантинных глободер (Мехлиц-кийО.З,, 1985; ПеревершнКА, 1998; РоманенкоНД, 2002; СапгтовАО., 1987; Шесгепе-ровА.А, 2003; ЭеЫмйШ,1993; ЗсЬот^даСН.ВеепТН, 1995).

В России исследования в области изучения взаимоотношений растений картофеля, популяции золотистой картофельной нематоды и агрохимических свойств почвы практически не проводились.

Цель и задачи исследований. Основной целью диссертационной работы было изучение взаимоотношений в системе «= почва=растение - хозяин=ЗКН =», разработка компьютерной модели прогноза урожайности картофеля в зависимости от предпосадочной плотности популяции ЗКН и агрохимических показателей почвы, теоретическое обоснование величины программируемой урожайности, усовершенствование методов повышения толерантности картофеля к ЗКН.

Основными задачами исследований были следующие:

- изучение воздействия на урожайность картофеля агрохимических показателей почвы и предпосадочной платности популяции ЗКН, оценка значимости почвенных факторов на формирование урожайности картофеля;

- теоретическое обоснование величины программируемой урожайности картофеля разных по спелости сортов в условиях Смоленской области;

- разработка вербальной, аналоговой, математической и компьютерной моделей прогноза потеря, урожайности картофеля в зависимости от плотности популяции ЗКН и агрохимических показателей почвы;

- изучение влияния агрохимических показателей почвы на популяционный состав ЗКН в почве;

- обоснование норм внесения удобрений и перкаяьцита д ля повышения толерантности растений картофеля к ЗКН.

Научная новизна. Определена величина урожайности картофеля по приходу ФАР, влагообеспеченносш, БКП и эффективному плодородию почвы. Впервые определен оценочный балл климата (Д) для Смоленской области. Впервые в растениеводстве разработан

алгоритм компьютерного моделирования на стыке двух дисциплин: агрохимии и зандпы растений. Разработана вербальная, аналоговая и математическая модели и соответств^тоїцие программные средства, предназначенные для прогнозирования урожайности картофеля в зависимости от плотности популяции ЗКН и агрохимических показателей почвы, В ходе проведенных имитационных экспериментов на диалоговой компьютерной модели получены данные, которые практически невозможно получить в полевых условиях из-за методических и карантинных ограничений. Определено влияние агрохимических показателей почвы па популяционный состав ЗКН. Впервые разработана диалоговая компьютерная модель «Прогнозирование потерь урожайности картофеля в зависимости от плотности популяции ЗКН и агрохимических показателей почвы».

Практическая ценность. Разработанная компьютерная модель позволяет на базе фи-тогельминтошгических, агрохимических показателей прогнозировать потери картофеля ог ЗКН, определять ее экономические пороги вредоносности в зависимости ог агрохимичесюк свойств почвы. Полученные экспериментальные данные в очагах ЗКН в личных подсобных хозяйствах Центрального региона России дополняют современные представления о механизмах, лежащих в основе вредоносности ЗКН, экономических порогов вредоносности, повышения толерантности растений, влияния на урожайность картофеля разных уровней предпосадочной плотности популяции ЗКН и агрохимических показателей почвы. Разработанная прогностическая модель может быть использована в образовательном процессе при подготовке студентов агрономических специальностей, на едках повышения квалификации специалистов служб защиты и карантина растений.

Апробация работы. Результаты исследований доложены и обсуждены на третьем и пятом международных нематологаческих симпозиумах (МГУ г.Москва 1999-2001 г.), на научных конференциях РГАЗУ («РГАЗУ - агропромышленному комплексу», г, Балашиха 2000,2002), На Российской агропромышленной выставке «Золотая осень - 2003», ВВЦ Москва была представлена компьютерная диалоговая модель «Прогнозирование потерь урожайности картофеля в зависимости от плотности популяции ЗКН и агрохимических показателей почвы».

Публикация результатов. По материалам диссертации опубликовано шесть научных

работ.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на / Ч(? листах машино-

m існого текста, включает таблиц, > $ рисунков. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов, результатов исследований и их обсуждения, выводов, предложений производству, списка литературы из 1% наименований и приложения.

Автор выражает благодарность за помощь - доктору сельскохозяйственных наук, профессору, заслуженному деятелю науки РФ Каюмову М.К.; сотрудникам и начальник/ отдела агрохимической лаборатории, г. Белгорода Шкилеву ИЛ

1. Обзор літератури.

В главе пер вей обобщены литературные данные по выращиванию картофеля, влиянию агрохимических показателей почвы и плотности популяции ЗКН на урожайность картофеля, влиянию свойств почвы на нематод.

2. Собственные исследования.

Материалы и методы исследований.

Объекты исследований: культура картофеля, почва, паразит картофеля - золотистая картофельная цистообразующая нематода Globodera roctochiensis (Wollenweber, 1923) Behrens, 1975 (ЗКН).

Работу провели на приусадебных участках в 1997 — 2002 годах в Калужской области (г. Ковдрово) и Смоленской области (г. Ярцево). Почва на опытных участках дерново - подзолистая лепоо, средне и тяжелосуглинистая. Подбор участков для опытов проводили путем обследований приусадебных участков на зараженность почвы ЗКН. В результате были отобраны 5 участков в Калужской области и 4 в Смоленской области. Опьпы были проведены на 9 участках, 285 опытных делянках.

Агротехника возделывания картофеля была типичной для личных подсобных хозяйств. Картофель шбрвд 15555 (получен селекционером Доминым СИ.) выращивался в июнокультуре. Посадку проводили в первой декаде мая, 48-50 тыс. клубней на гектар. Перекопку почвы и посадку клубней картофеля провели вручную. За вегетационный период было проведено две прополки и одно окучивание. Борьбу с колорадским жуком провели путем сбора (жука) вручную. Были проведены фенологические и фигосанигарные наблюдения (Поляков ИЛ., Ченкин А.Ф., .1985). Учеты продуктивности провели 25 - 27 августа, вначале рассчитали проективность с 10 растений, а затем пересчитали на урожайность в зависимости от количества растений на одном гектаре. Убрали картофеля вручную

На зараженных ЗКН и незараженных участках согласно принятой методике (Шесте-

перов A A, 1989) провели собор почвенных образцов дня фигогепьмшпопогического и агрохимического анализов. Каждый участок был разделен на 17- 40 опытных делянок площадью от 25 до 40 м2 С каждой делянки тючвоотборником (1-2 укола с 1 м1) 25 - 30 уколов на глубину пахотного слоя отобрали почвенные образцы, Фтогельминтологичесюк анализы были проведены согласно методике Шестеперова АЛ., 1986. Агрохимические анализы почвы провели по следующим показателям: рН (потенциометрическим методом), гумус (по методу Тюркна И.В.), P^Oj и KjO (по методу Мачигина Б.П.), Са, Mg (комплексомеїрическим методом), АІ (по методу Соколова А.В.), N-NO) (по методу Грандваля - Ляжу), N-NH (коломет-рически с реактивом Несслера), механический состав почвы (по методу Качинского НА.). .Данные методы изложены в практикуме по почвоведению (Кауричев И.С., 1986).

Теоретическое обоснование урожайности картофеля (Ущ, У^ Б ПК, У™, У^) в условиях Смоленской области было проведено согласно методу КаюмоваМК., 1989.

Для анализа популяционного состава ЗКН на 22 делянках осенью были отобраны почвенные образцы для фигогешАомгологического и агрохимического анализов. Методика проведения фитмельшопологнческого и агрохимического анализов изложена выше.

Схема разработки вербальной, аналоговой, математические, компьютерной модели представлен на рис.1. Корреляционный и регрессионный анализ базы данных проведен при помощи компьютерной программы Excel. Учитывались агрохимические показатели почвы изложенные выше; Математическую модель получили в результате регрессионного анализа, выполненного при помощи компьютерной программы Excel. На основе полученных математических уравнений на языке HTML разработали компьютерную диалоговую модель. Адекватность модели проверили путем сравнения прогноза урожайности и фактическими данными по урожайности. Было проведено сравнение эффективности трех моделей прогноза потерь урожайности от плопюсш популяции ЗКН (Насоновой JLB., 1993; Schamaker С.Н, Been ТН, 1995 и компьютерной, полученной нами).

Для изучения перкальцнта как мелиоранта и нематицида провели вегетационной (в 6 -кратной повторності) и полевой (в 4- крагаой повторності!) опыты. Схема вегетадаюшюго опыта следующая: коїггроль - без обработки, дозы перкальцнта-100 г/ м2,300 г/ м', 600 г/кг, стандарт - доломитовая мука 300 тУм5. В палевом опьпе: контроль, перкальщгг ЗООг/м2,600 тУм2,900 г/м2, Статистическая обработка данных провели с помощью дисперсионного анализа (Пересыпкии В.Ф. и др., 1989).

Рис. 1. Методология разработки прогностической модели

Результаты исследований и их обсуждение

Теоретическое обоснование продуктивности картофеля. За период весенне-летней вегетации среднеспелого гибрида 15555 в среднем с 10 мая по 25 августа (107 дней) приход суммарной ФАР составляет 102,1кДж/см2. При аккумулировании 1,05% ФАР урожай картофеля составил 150 ц/га; 1,4 % ФАР - 213 ц/га; 1,76 % ФАР - 284ц/га и 2,14% - ЗООц/га. За этот период количество продуктивной влаги составляло в среднем 425 мм, что не лимитирует получение от 213 до 425 ц/га клубней. Сумма температур, которая накопилась за период вегетации, по средним многолетннм данным оказалась равной 13О0*С. Прн Кувл=1,0, БПК = 1,60 балла. Цена балла климата для сортов этой группы спелости равна 191 ц/га клубней. Прн КПД ФАР 2% теоретически возможный урожай картофеля составляет 201 ц/га клубней, при 2,5 ФАР - 252 ц/га клубней. Следовательно, факторы климата также обеспечивают получение высокого урожая.

Расчеты показали, что дерново-подзолистые легкосуглинистые почвы по эффективному плодородию способны формировать значительную часть урожая картофеля. По азоту она составляет 194ц/га клубней, по фосфору -102 ц/га я по калию - 103ц/га клубней. Эти параметры использованы для расчета норм NPK. под прибавку урожая и при определении коэффициентов усвоения NPK из почвы.

Изучение влияния предпосадочной плотности популяции ЗКН и агрохимических показателей почвы на урожайность картофеля и опенка их значимости.

Своеобразие растений картофеля состоит в том, что высокий уровень клубней формируется при условии определенного соотношения между ростом ботвы и клубней, а масса ботвы зависит от условий формирования корневой системы. Развитие корневой системы в значительной степени зависит от агрохимических характеристик почвы. Следует отметить, что содержание веществ и плотность популяции ЗКН в почве в системе "фитогельмннт - растение- хозяин - окружающая среда" надо рассматривать и как особенность почвы, и как свойство растения, поскольку главный интерес представляет именно способность корневой системы растения взаимодейст-

вовать с почвой и поглощать из нее необходимые питательные элементы и противостоять патогенному влиянию паразитических нематод. Нами была выдвинута гипотеза, что плотность популяции ЗКН оказывает такое же действие как агрохимические показатели почвы, только со знаком минус. Дня оценки влияния агрохимических показателей почвы и плотности популяции ЗКН на урожайность проведен корреляционный анализ. Были взяты следующие агрохимические показатели: рН, гумус, Р205, КгО, Са, А1, N-N03, После проведения корреляционного анализа устано-

вили, что наиболее воздействующие на урожайность картофеля показатели (Я > 0,3) были - плотность популяции ЗКН (11= от - 0,32 до -0,90), Р20} от 0,30 до 0,73), К20 (11=0,61 до 0,73), гумус (11= 0,40 до 0,61), рН (И= от 0,29 до 0,34). Для других агрохимических показателей Са, А1, N-N05, N-№11 связь с урожайностью была слабой (Я< 0,3). Один из примеров корреляционных связей между урожайностью картофеля, основными агрохимическими показателями почвы и плотностью популяции ЗКН представлен на рис.2.

6 1

Рис. 2. Графическое отображение корреляционных связей между урожайностью картофеля, агрохимическими показателями и плотностью популяции ЗКН: 1 - цисты; 2 - яйца и личинки; 3 - рН; 4 - гумус; 5 - РгО; -; 6 - К20

Разработка вербальной, аналоговой и математической моделей. На основе данных литературы и собственных исследований можно предположить, что на урожайность картофеля оказывает положительное влияние повышение содержание гумуса, калия, фосфора, а увеличение плотности популяции ЗКН и кислотности почвы - отрицательное. Чем выше до определенного момента первые показатели, тем выше урожайность. При повышении плотности популяции и кислотности почвы урожайность картофеля будет уменьшаться. При разработке вербальной, и соответственно формализованной модели были сделаны следующие допущения:

1. Взаимодействие популяций ЗКН и картофеля протекает в корневой системе растения и в пахотном слое почвы в личных подсобных хозяйствах при выращивании картофеля в монокультуре.

2.Агроэкосистема дает возможность закончить развитие популяциям картофеля и ЗКН во всех случаях, ее влияние в расчет не принимается.

3. Взаимодействие популяции ЗКН и картофеля происходит в почве, где находятся яйца, инвазионные личинки, самки, цисты и корневая система растения-хозяина, в которой заканчивают свое развитие нематоды. В период отсутствия корней растения - хозяина личинки и яйца, находящиеся в цистах, переживают неблагоприятный период в почве.

4. Фитосанитарная обстановка на опытных делянках была типичной. В случае развития болезней (рак, вирусы, фитофтороз, кольцевая гниль) или размножение вредителей (колорадский жук, слизни) на опытных делянках их экспериментальные данные не будут включены в базу данных.

5. Не учитывалось комплексное влияние анализируемых факторов на плотность популяции ЗКН и продуктивность картофеля, принимая их влияние линейным.

6. ФАР, величина фотосннтетаческого потенциала, биоклиматического потенциала, потенциальные возможности сорта на всех опытных делянок были одинаковыми.

7. В период проведения опытов на делянках не вносили минеральные и органические удобрения, агротехника возделывания картофеля была одинаковой.

Методами корреляционного анализа установлена зависимость между параметрами, входящими в аналоговую модель и определяющими ее предикторами (рис.3.).

Дерново - подзолистая почва

Рис. 3. Аналоговая модель "Прогнозирование потерь урожайности картофеля в зависимости от плотности популяции ЗКН н агрохимических показателей почвы и определяющие ее предикторы.

Примечание. Знак «+» показывает, что между урожайностью картофеля и предикторами существует прямая связь, знаке «-» показывает наличие обратной зависимости.

Для разработки математической модели был проведен регрессионный анализ всей базы данных. Получено уравнение, в котором показана зависимость урожайности картофеля "у" от предикторов.

y=-0,03X|-3,27xj+17,06X3+3,48JLi+l,37xj+l28,07, где хг число яиц и личинок на 100 ш3 почвы; Xj - рН; х3 - гумус, %; х« - PiOSi мг/100 г почвы; Xj - К2О, мг/100 г почвы; х$ - урожайность, ц/га

Коэффициент детерминации этой модели оказался низким R2 =0,23. Чтобы повысить коэффициент детерминации весь блок данных был разбит на 3 части в соответствии с плодородием и механическим составом. После проведения регрессионного анализа данных по каждой части коэффициент детерминации повысился (R2 от 0,50 до 0,85).

1. Восприимчивый среднеспелый гибрид, выращенный на легкосуглинистой дерново- подзолистой почве:

а) средний уровень плодородия (Согласно методу бонитировки почв

разработанному Благовидовым Н.Л.)

б) низкий уровень плодородия

а)у=-0,230х,+83,67х2-22,109x3,-1,24x4+0,101х5+38,63 R2=0,85

б) у=-0,0012хг23,53х2+37,44хэ+4,63х4-0,106x5+127,87 R2=0,50

2. Восприимчивый среднеспелый гибрид, выращенный на среднесуглини-стой дерново - подзолистой почве:

а) у=-0,045Xi+7,582x2+15,245х]+5,152х4+0,567хз+48,280 R2= 0,55

б) у=-0,046х,+21,62x2+2,97Х3-2,317Х4+6,SlXs+49,21 RJ=0,79

3.Восприимчивый среднеспелый гибрид, выращенный на тяжелосуглинистой дерново- подзолистой почве:

а) у—0,054хр 19,59х2+87,39xj+5,92x4+6,79xs-50,39 Ri=0,59

б) у=-0,03xi-27,27xi+42,10x3+8,27x^+2,35xj+147,247 R2= 0,60

На основе полученных математических уравнений на языке HTML разработана компьютерная диалоговая модель.

Проверка адекватности компьютерной модели. Адекватность модели проверена путем сравнения прогноза урожайности и фактическими данными по урожайности картофеля. Коэффициент корреляции между экспериментальной и

расчетной урожайностью равен Я = 0,88, что говорит о адекватности модели. При помощи разработанной модели выполнен прогноз потерь урожайности картофеля в зависимости от плотности популяции ЗКН и агрохимических показателей почвы. Потери урожайности в ц/га рассчитывались как разница между урожайностью с учетом заражения ЗКН и урожайностью, рассчитанной при отсутствии заражения. Потери урожайности картофеля при изменении плотности популяции ЗКН от 239 до 1470 (яиц и личинок) и средних показателях Р2О5 - 16 мг/100 г почвы, КгО-21 мг/100гпочвы,рН-5,6, составили от И,9 до 76,2%.

Урожайность, и/га 800

* (WWWWbHU

1 2 Э 4 5 в 7 В 8 to И 12 13 14 15 16 1Г 1i 19 20 21 22

№ опыта

Рис. 4. Сравнительный анализ эффективности моделей прогноза урожайности в зависимости от плотности популяции ЗКН и агрохимических показателей почвы

Сравнение эффективности трех моделей (Насоновой Л.В., 1993;. Schomaker С.Н, Been Т.Н., 1995; компьютерной) прогноза урожайности в зависимости at предпосадочной плотности популяции ЗКН и агрохимических показателей почвы показало, что коэффициент корреляции между опытными и прогностическими данными, рассчитанными на компьютерной модели составил 0,91, а для других моделей, соответственно, 0,57 и 0,78 (рис. 4., табл. 1.).

Таблица 1

Сравнительный анализ эффективности трех моделей

X о. о4 I и о о I, Зі Рн И І Ig о Р 1? о tó с Предпосадочная плотность популяции зкн, яйца и личинки в JOOcmj почвы Урожайность, ц/га.

Эксперимент Рассчитанная на моделях

Компьютерная J1.B, Насоновой C.H.Schomaker, ТЯ. Been

5,6 Ifi 10,8 25,1 950 250,1 244,6 194,2 250,7

6,0 1,7 16,9 25,1 901 256 277,4 187,5 273,6

6,1 1.5 16,3 25,1 444 423,1 396,0 332,6 487,075

5,7 1,7 14,2 25,1 1322 157,5 138,8 269,5 77,0

5,6 1,7 11,1 25,1 1466 176,3 121,1 94,2 98,0

6,1 2,4 16,3 25,1 803 289,3 293,5 230,4 319,4

5,6 2,2 11,0 25,1 692 324,1 288,2 156,8 371,2

5,5 2,2 12,4 25,1 764 298,8 261,6 246,8 337,6

5,4 2,0 7,9 25,1 512 222,2 321,2 408,3 455,3

5,9 2,0 14,1 18,8 654 311,1 322,0 129 389,0

6,4 2,0 18,0 17,0 881 312 306,6 214,2 282,9

6,1 3,3 17,3 25,1 734 302 288,3 226,3 351,6

5,8 2,7 17,8 16,4 1470 122,3 105,7 291,2 103,1

5,6 1,7 9,7 15,2 297 356,7 390,7 380,9 427,4

5,9 2,2 17,5 9.0 300 399,4 393,8 379,9 554,3

5,8 2,2 28,4 13,7 1264 125,6 150,7 127 254,1

6,0 2.0 21,2 21,9 1120 122,3 214,7 159 171,3

5,7 2,4 16,5 19,4 1342 122,2 135,3 N3,1 335,4

5,8 2,4 16,2 16,4 994 211,1 223,8 153,3 230,2

5.7 1,7 17,0 14,9 445 412 356,0 330,5 364,3

5,8 2,2 25,1 17,4 866 287,9 246,73 412,1 290,0

5,6 1,7 7,5 25,1 239 421,3 407,8 572,20 682,8

Коэффициенты корреляции 0,91 0,57 0.78

Результаты компьютерных экспериментов. На диалоговой компьютерной модели «Прогнозирование потерь урожайности картофеля в зависимости от плотности популяции ЗКН и агрохимических показателей почвы» проведена серия имитационных экспериментов при различных сценариях.

Таблица 2

Сценарий 1___

Яйца и Личинки в 100 см3 почвы рН Гумус, % Р2О5, мг на 100 г. почвы Кг0, мг на 100 г. почвы Урожайность расчетная, ц/га Потери урожайности, ц/га Потери урожайности, %

0 5,6 2,1 25 40 443,0 0 0,00

0,1 5,6 2,1 25 40 443,0 0,0054 0,00

1 5,6 2,1 25 40 442,9 0,054 0,01

10 5,6 2,1 25 40 442,4 0,54 0,12

100 5,6 2,1 25 40 437,6 5,4 1,22

500 5,6 2,1 25 40 416,0 27 6,09

1000 5,6 2,1 25 40 389,0 54 12,19

2000 5,6 2,1 25 40 335,0 108 24,38

4000 5,6 2,1 25 40 227,0 216 48,76

6000 5,6 2,1 25 40 119,0 324 73,13

7000 5,6 2,1 25 40 65,0 378 85,32

8000 5,6 2,1 25 40 11,0 432 97,51

При содержании в почве гумуса 2,1 %, калия 15,5 мг/100 г почвы, рН - 5,2, фосфора 15,5 мг/100 г почвы при изменении плотности популяции ЗКН в почве от 0,1 до 8000 яиц и личинок на 100 см1 почвы потери от ЗКН увеличились от 0 % до 98 % (табл.2).

В сценарии 2 плотность популяции ЗКН составила 4000 яиц и личинок на 100 см3 почвы, рН 5,9, фосфор 25 мг/100 г почвы, калий 40 мг/100 г почвы. Изменение содержания гумуса от 1% до 3,9 % вызвали снижение урожайности картофеля от ЗКН с 67 % до 4,5 % (табл. 3). Это свидетельствует, что потери урожайности картофеля от ЗКН зависят от плодородия почвы.

Проведение имитационных экспериментов на диалоговой компьютерной модели получены данные, которые практически невозможно получить в полевых условиях из-за методических (плотность популяции 0,1; 1; 10 яиц и личинок на 100 см5 почвы, содержание гумуса, калия, фосфора на уровне минимума) и карантинных ограничений,

Таблица 3

Сценарий 2___

Яйца и рн Гу- Рг05, КД Урожайность Потерн Потери

Личинки мус, мгЛООг. мг/100 расчетная, урожай- уро-

в 100см} % почвы г. почвы ц/га ности, жайно-

почвы ц/га сти, %

4000 5,9 1 25 40 125,0 253,4 66,9

4000 5,9 1,2 25 40 142,4 227,2 60,0

4000 5,9 м 25 40 159,9 209,7 55,4

4000 5,9 1,6 25 40 177,4 192,2 50,8

4000 5,9 1,8 25 40 194,9 174,7 46,1

4000 5,9 2 25 40 212,4 157,3 41,5

4000 5,9 2,2 25 40 229,8 139,8 36,9

400 5,9 2,4 25 40 441,7 316,7 83,7

4000 5,9 2,6 25 40 264,8 104,8 27,7

4000 5,9 2,8 25 40 282,3 87,3 23,0

4000 5,9 3 25 40 299,7 69,9 18,4

4000 5,9 3,2 25 40 317,2 52,4 13,8

4000 5,9 3,4 25 40 334,7 34,9 9,2

4000 5,9 3,6 25 40 352,2 17,4 4,6

4000 5,9 3,9 25 40 378,4 0 0,0

Влияние агрохимических показателей почвы на полуляционных состав ЗКН. В дерново - подзолистой суглинистой почве на плотность популяции ЗКН оказали значительное влияние развитие корневой системы (В= -0,50), в меньшей степени содержание в почве гумуса 0Д2), фосфсра (Я= 038). Другие агрохимические показатели не оказывали существенного влияния. Отмечена тесная связь между числом цист и развитием корневой системы -0,52), междучислом мелких цист и содержанием в почве тумуга(Е.=0,5 IX а также между количеством крупных иисг и содержанием фосфора (Д= 0,33).

Прегарат перкальцит, который применяется в борьбе с ЗКН, представляет собой смесь: перскащ кальция (60 %), щцрооюецц кальция и оксид углерода (25 %Х оксид магния (1%Х смесь других оксидов (0,6%) и вода (2,8%). Активным гачалом ткркальцига является атомарный кислород (Сорочкин ПН, 1996). С цепью проверки эффективности перкальцига были проведены вегетационный и палевой опыты. В вегетационном опыте перкальцит в дозе 300 т/ м2 снизил численность цист на 20 %, плотность популяции ЗКН на 38 %, увеличил продукшвностъ растений восприимчивого сорта Невский на 47 % по сравнению с контролем. По сравнению с доломитовой мукой (стандарт) снизил численность цист на 29 %, плотность популяции ЗКН на 27,5 % и увеличил продуктивность растений на 13 %, Перкалыдгг н доломитовая мука в дозе 300 г/м2

увеличили кислотность почвы до нейтральной. В кошрояе кислотность почвы была равна рН 5,1-5,4. Перкальдат в доае 3 т / га является мелиорантом со слабыми нематцвдными свойствами и может быть рекомендован для повышения толерантности растений картофеля к ЗКН

выводы

1. В Смоленской области за период вегетации среднеспелого гибрцца картофеля 15555 приход ФАР составляет 102,1. Использованию 1,05 % ФАР соответствует получение 150 ц/га, 1,4 % ФАР -213 і^га, 1,76 % ФАР - 284 ц'га и 2,14% ФАР - 300 ц/га клубней. Дія этого региона определен биоклимагаческий потенциал продукіивносш дня сортов различной спелости: раннеспелых БКП равен 1,1, среджранннх - 1,25, среднеспелых - 130, среднедаздних - 1,60 и позднеспелых 1,85 балла. По каждой группе сортов определена иена балла климата (/3): раннеспелых -225, средвераник - 216, среднеспелых - 218, среднепоздних —191, позднеспелых -176 цкпубней/балл.

2. Естественные нлагозапасы за период вегетации картофеля составляют в среднем 400455 мм. Сумма температур за этот период достигают 1300'С, суммарное водопотребление 400 -455 мм, коэффициентом расхода влаги ГС равен 36-41 м3/сут.

3. По эффективному плодородию дерново - подюлистых легкосуплинистых почв определена урожайность кфгофегм. По аооїу ша составляет 194 гю фосфору-102 и по калию 103 IV га клубней. Эта параметры использованы для определения норм 1ЧРК под заданную прибавку урожая, вносимые с навозом и туками, а также при определении коэффициентов использования питательных веществ го почвы,

4. В результате корреляционного анализа данных, полученных с 285 опьгшых делянок картофеля установлено, что достоверно влияли на урожайность картофеля (гифид 15555) гумус (К 0,41 -0,6Ц калий (И 0,61-0,73), 0>31-0,72)^ кисші^

посацочная плотность популяции ЗКН (К -0,32 - 0,90). Другие агрохимические поккетели почвы А1, Са, N-N0), М-ЬИ-Ц) не оказывали достоверного влияния на урожайность картофеля.

^.Разработаны вербальная, аналоговая и математические модели прогноза потерь урожайности картофеля в зависимости сгт предпосадочной плотности популяции ЗКН и основных агрохимических показателей. Иерархическая структурированность факторов (механический состав, плодородие почвы) позволило поднять коэффициент детерминации с 0,23 (общая модель базы данных) до 0,500,85 (структурированные математические модели).

6. На основе математических моделей была построена компьютерная диалоговая модель «Прогнозирование потерь урожайности картофеля в зависимости от плотности популяции ЗКН

и агрохимических показателей почвы»». Адекватность компьютерной модели была проверена путем сравнения прогностической урожайности картофеля и опытными данными. Коэффициент корреляции между ними был достаточно высоким (0,88), что свидетельствует о точности и сосижгельности матеьвтичесик уравнений, описывающих связи между урожайностью и предикторами.

7. При сравнении эффективности трех моделей (Насоновой .ГШ.,1993 ; БсЬотакег С.Н, ВеепТН, 1995 и компьютерной) прогноза потерь урожайности в зависимости от плотности популяции ЗКН и агрохимических показателей почвы было установлено, что компьютерная модель (К=0,91) более достоверна по сравнению с другими моделями (Кг 0^7; 0,78),

8. В результате компьютерных экспериментов установлено, что при содержании в почве гумуса 2,1% калия - 40 мгУ100 глачвы, фосфора - 25 мг/100 г. почвы, кислотности (рН) 5,6, при изменении шюгаосш популяции ЗКН в почве от 0,1 д о 8000 янц и личинок на 100 см1 потери урожая от ЗКН увеличились от 0 до 98 %. В другом сценарии платность популяции ЗКН была 4000 яиц и личинок на 100 см3 почвы, кислотность почта (рН) 5;9, содержание фосфора - 25 мг/100 г почвы, катам - 40 мгЛОО г почвы При повышении содержания гумуса с1% до 3,9% в почве модель поюзала, что погфн урожайности картофеля уменьшились с 67 % до 4,5 %.

9. В дерново - подзолистой суглинистой почве на плотность популяции ЗКН оказали значительное влияние развитие корневой системы (11= -ОД)), в меньшей степени содержание в почве гумуса (11= 0,22), фосфора (К= 038). Другие агрохимические показатели не оказывали суще-стенного влияния. Отмечена тесная связь между числом цист и развитием корневой системы (Я= -0,52), между числом мелких цнсгг и содержанием в почве гумуса (11= 0,51), а также между количеством крупных цист и содержанием фосфора (Я= 033).

10В вегетационном опыте перкальциг в дозе 300 г/ м2 снизил численность цист на 20%, плотность шпулянии ЗКН на 38 увеличил продуктивность растений восприимчивого сорта Невский на 47 % по сравнению с контролем. По сравнению с доломитовой мукой (стандарт) снизил численность цист на 29 %, плотность популяции ЗКН на 27,5 % и увеличил продуктивность растений на 13 % Перкальщг и доломитовая мука в дозе 300 гАГ увеличили кислотность почвы до нейтральной. В контроле кислотность почвы была раита рН 5,1 -5,4, Перкальцит в дозе 3 т Ла является мелиорантом со слабыми нематищдными свойствами и может быть рекомендован д ля повышения толерантности растений картофеля к ЗКН.

ПРЕД ЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

I. Обоснована количественная концепция построения системы программирования урожайности картофеля, на зараженных ЗКН участках в личных подробных хозяйствах, которая включает следующие этапы:

1) Отбор почвенных образцов на участках картофеля для фитогельминтологических и агрохимических анализов.

2) Определение предпосадочной гшлност популяции золотистой картофельной нематоды в почве.

3) Определение ююлотносш почвы рН, содержания гумуса, подвижных соединений фосфора, калия.

4) Прогнозирование потерь урожая от ЗКН с учетом влияния агрохимических показателей почвы

II. Предложены реКШКНЛЭДИИ по обеспечению внесешм удобрений с учетом ШВШ1руе-мого урожая картофеля, запасами питательных веществ и плотностью популяции ЗКН в почве.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

1, Закабунина ЕЛ Картофельная ицсгообразующая нематода // В кн.: «Проблемы нема-тологаи». Тезисы третьего международного симпозиума по круглым червям. - Санкт-Петербург, 1999.-С41.

1 Закабунина Е.Н. Зависимость продуктивности картофеля от агрохимических показателей и плотное™ популяции золотистой картофельной нематоды // В кн.: «РГАЗУ - Агропромышленному комплексу», Сб. научных трудов РГАЗУ.-М., 2000.-С.56.

3. Шестеперов АА, Морозов АМ, Зиняков АЛ., Закабунина ЕН. Об эффекшвносга перкапыщш //Защита и карантин растений. -2001. - №11. - С 30-31.

4. Шестеперов АА, Морозов АМ, Зиняков АА, Закабунина ЕН. Перкалыщг в борибе с золотистой картофельной нематодой (второй год испытаний) // В кн.: «Теория и практика борьбы с паразитарными растениями». Материалы докладов научной конференции. - М, 2001.- С 293 - 294.

5. Закабунина Е. Н Компьютерное прогнозирование урожая картофеля в личных подсобных хозяйствах в зависимости от плотности популяции золотстой картофельной нематоды и влияния агрохимических показателей почвы И В кн.: «РГАЗУ - Агропромышленному комплек-

су». Сб. Научные труды РГАЗУ. - М, 2002-С. 27-28.

6. Шестшеров АА, Тряхов АН, Закабунина ЕЛ, Колесова ЕА, Лычагнна СВ. Фнто-гельминхадогическая ситуация ш посадках картофеля в личных подсобных хозяйствах// В кн.: «РГАЗУ - Ахропромыишенюму комплексу». Сб. Научные труды РГАЗУ. - М., 2002. - С. 33-34.

Оригинал-макет подписан к печати 10.2003 г, Формат 60x84 1/16. Печать офсетная. Объем 1,0 п.л. Тираж 100 экз. Заказ Р-Э73

Издательство РГАЗУ 143900, Балашиха 8 Московской области