Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Рост растений, урожайность и качество картофеля при разных дозах удобрений на орошаемых почвах Среднего Поволжья

ВАК РФ 06.01.09, Растениеводство

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Молянов, Владимир Дмитриевич, Москва



РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ КАРТОФЕЛЬНОГО ХОЗЯЙСТВА

На правах рукописи УДК 635.21:631.559:631.8

МОЛЯНОВ Владимир Дмитриевич

РОСТ РАСТЕНИЙ, УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО КАРТОФЕЛЯ ПРИ РАЗНЫХ ДОЗАХ УДОБРЕНИЙ НА ОРОШАЕМЫХ ПОЧВАХ

СРЕДНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

Специальность: 06.01.09 - Растениеводство

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научные руководители: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор, КОРШУНОВ A.B. кандидат биологических наук,

игонтов в.г.

Москва - 1999

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ......................................................................................................4

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.............................................................................8

1.1 Рост, развитие и продуктивность растений картофеля в зависимости от применяемых доз удобрений и влагообеспеченности.......8

1.2 Качество урожая при различном уровне минерального питания на орошаемых черноземных почвах......................................................18

2. УСЛОВИЯ, ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.......................................................................32

2.1 Почвенно - климатические условия..................................................32

2.2 Место проведения исследований, материал.....................................33

2.3 Температурный режим воздуха и осадки за период вегетации.......34

2.4 Агротехника возделывания................................................................38

2.5 Характеристика почвы опытного участка........................................41

2.6 Программа и методы исследований.................................................41

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.................48

3.1 Полнота всходов и сохранность растений........................................48

3.2 Фенологические наблюдения............................................................49

3.3 Рост и развитие растений................................................................50

3.4 Динамика нарастания массы клубней ............................................54

3.5 Урожайность картофеля..................................................................57

3.6 Качество урожая...............................................................................67

3.6.1 Структура и товарность продукции..............................67

3.6.2 Содержание сухого вещества, крахмалистость...............70

3.6.3 Нитраты.................................................................75

3.6.4 Кулинарные качества................................................77

3.6.5 Пораженность болезнями и сохранность клубней............78

4. БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ..............................................................................88

5. ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ПРОВЕРКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ.................................................................................95

ВЫВОДЫ.....................................................................................................96

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ.......................................................99

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.................................100

ПРИЛОЖЕНИЯ.......................................................................................116

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. Урожайность картофеля зависит от комплекса факторов: свет, вода, температура, питание и определяющих их приемов: климата, сорта, ухода, типа почвы и т. д. В условиях Среднего Поволжья основным лимитирующим урожай фактором является недостаток влаги. Годовая сумма осадков колеблется от 410 до 490 мм, из них на период вегетации приходится лишь 140 - 160 мм. Для сравнения: в Подмосковье за период вегетации выпадает осадков в среднем 305 -310 мм. Поэтому в нашей зоне рискованного земледелия только применение орошения может гарантировать получение стабильно высоких урожаев.

Биологические особенности картофеля определяют высокую отзывчивость его на поливы. Орошение повышает урожай клубней посредством разностороннего воздействия на почву, микроклимат и растение. При поливах усиливаются ростовые процессы, повышается содержание хлорофилла в листьях, уве личивается интенсивность накопления сухого вещества и, как следствие, урожай клубней (77, 92, 111, 122, 130, 141).

При орошении возрастает влияние минеральных удобрений на урожай и качество картофеля. Также при применении удобрений снижается расход воды растениями (38,49, 65, 140).

Состояние изученности вопроса. Имеющиеся разработки по дозировкам удобрений в более достаточных объемах НИР, как правило относятся к Центрально-Черноземной, Центральной и Волго - Вятской зонам (16, 17, 26, 27, 33, 40, 62, 65). Для условий же Среднего Поволжья такие исследования практически отсутствуют или они единичны (42, 79, 83). Поэтому представляется важным изучить приемы, которые управляют процессом формирования урожая клубней определенного

качества с учетом назначения картофеля и выявить оптимальные сочетания элементов питания (азота, фосфора и калия) по действию на величину урожая и его качество. Если рассматривать эту проблему с осваиваемой в Среднем Поволжье, так называемой "Самарской технологией" возделывания картофеля, основанной на комплексном применении современных машин, семенного материала и средств защиты растений, позволяющей получать стабильные урожаи, то следует отметить необходимость решения вопросов высокоэффективного использования удобрений и управления продуктивностью и качеством картофеля.

Цель и задачи исследований. Исходя из вышеперечисленного цель заключалась в следующем:

• Установить оптимальные сочетания доз азотных, фосфорных и калийных удобрений при различных уровнях урожайности картофеля применительно к орошаемым условиям Среднего Поволжья;

• Наработать уравнения регрессии для определения оптимальных дозировок, с использованием компьютерных программ, в зависимости от выбранного критерия урожайности, показателей качества и сохранности.

• Определить биоэнергетический эффект в Мдж и выдать рекомендации производству.

Для достижения намеченных целей были поставлены следующие задачи:

1. Исследовать характер биометрических изменений растения картофеля;

2. Изучить динамику накопления надземной массы и урожая картофеля в зависимости от различного уровня минерального питания;

3. Выявить влияние различных доз удобрений на величину урожайности, качество и сохранность клубней картофеля.

Научная новизна работы. Новизна исследований состоит в том, что для условий Среднего Поволжья получены новые данные по влиянию различных доз удобрений и соотношений элементов питания на продуктивность и качество при выращивании картофеля на орошении по западно - европейской технологии с междурядьем 75 см.

Выявлены приемы, которые управляют процессом формирования урожая клубней определенного качества с учетом назначения картофеля.

Определено влияние повышения доз минеральных удобрений на показатели продуктивности и сохранности. На основе полученных данных при новой технологической цепочке уборки и закладки на хранение клубней (Самарская технология), сделан вывод о нецелесообразности высокого уровня минерального питания для возделывания картофеля.

Установлены пути сдерживания отрицательных явлений при интенсификации возделывания, особенно, когда речь идет только о получении максимальных прибавок урожая без учета качественных и экономических показателей.

Отработано целенаправленное использование минерального питания в сочетании с орошением.

Практическая значимость работы. На основании полученных данных разработаны предложения производству по оптимизации использования удобрений при орошении в условиях Среднего Поволжья.

Реализация результатов исследований. Материалы исследований используются, в первую очередь, при совершенствовании производства продукции картофелеводства в Самарской области, в частности в хозяйствах Самарского НИИСХ, СЗАО "Луначарск", ЗАО "Самара - Солана", фермерских хозяйствах "Земля", "Ром" и направлены на корректировку урожайности по заданному показателю продуктивности. Общая площадь

производственных посевов, занятых картофелем при выращивании на орошении, с использованием научно -обоснованных нами дозировок удобрений составляет 800 га.

Апробация работы. Основные материалы исследований докладывались, обсуждались и были одобрены на ежегодных конференциях профессорско-преподавательского состава и научных сотрудников Самарской с.-х. Академии (1998), Пензенской СГСХА (1999), на конференции молодых ученых СНГ посвященный 110 летию Jlopxa А.Г. (1999).

За внимание, помощь и ценные советы при проведении исследований и оформлении работы автор выражает глубокую благодарность и признательность научному руководителю доктору сельскохозяйственных наук, профессору A.B. Коршунову, кандидату биологических наук В.Г. Игонтову.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Рост, развитие и продуктивность растений картофеля в зависимости от применяемых доз удобрений и влагообеспеченности

Широкое применение минеральных и органических удобрений является характерной чертой современных индустриальных технологий возделывания сельскохозяйственных культур, в том числе и картофеля. Сбалансированный состав элементов питания в почве является основой повышения урожая клубней картофеля и улучшения его качества. Почвенных запасов питательных веществ, как правило, недостаточно, поэтому применение удобрений играет решающую роль (2, 9,136,149,179).

Картофель предъявляет повышенные требования к количеству питательных веществ, необходимых для образования высокого урожая, что связано с наличием у него слаборазвитой корневой системы, и способностью накапливать большое количество сухого вещества на единицу площади (17, 35, 66,110).

Урожайность картофеля находится в прямой зависимости от его надземной массы. Основная масса урожая клубней картофеля создается за счет фотосинтеза. Многочисленными исследованиями доказано, что чем больше листовая поверхность, тем лучше усвоение солнечной энергии и тем выше накапливается урожай (7, 78, 90, 128). Установлено также, что формирование наиболее мощного листового аппарата не во всех случаях способствовует максимальному накоплению урожая клубней под кустом (27).

В источниках литературы (18, 104, 123) указывается, что большая листовая поверхность может образоваться только при достаточной обеспеченности растений питательными веществами. Также отмечается, что

от уровня внесения удобрений зависит мощность куста, толщина стеблей, облиственность (21, 87, 98,139).

Исследования многих ученых, проведенные в разных годах, показывают, что в начальный период роста картофеля влияние удобрений заметно не проявляется, однако дальнейшее развитие растений в значительной степени зависит от доз внесенных элементов питания (54, 60, 93, 113). Хотя установлено, что в первую половину вегетационного периода, когда происходит рост и развитие картофеля, на единицу веса сухого вещества растения поглощают питательных веществ значительно больше, чем к концу вегетации (22,28, 48).

Отличительной особенностью развития растения картофеля является то, что интенсивные ростовые процессы у него наблюдаются не только во время роста ботвы, но и в период максимального прироста клубней, который обычно совпадает с фазой цветения и началом отмирания ботвы. Эта биологическая особенность картофеля объясняет причину его потребности в питательных веществах в течение почти всего периода вегетации. Ботва у растения картофеля растет от появления всходов и до цветения, а формирование клубней продолжается от начала образования бутонов на растениях и до уборки урожая. Следует однако отметить, что со второй половины вегетационного периода, после того как ботва достигнет максимальной массы и начнет отмирать, потребление питательных веществ картофелем снижается. В этот период происходит перераспределение питательных элементов внутри растения, передвижение их из ботвы в клубни. Картофель с мощно развитой ботвой нередко к концу вегетационного периода почти не поглощает питательных элементов из почвы (47, 55, 64, 116).

Растения картофеля наибольшую потребность из элементов питания испытывают в азоте, фосфоре, и калии, каждый из которых оказывает

определенное влияние на рост, развитие и накопление урожая (1, 45, 59, 92,

103).

Азотистые соединения поступают в растение преимущественно в первую половину вегетационного периода, когда происходит интенсивный рост ботвы (90). В этот период растение картофеля потребляет много азота потому, что он является основным компонентом белков, идущих на образование стеблей и листьев. При отмирании ботвы поступление азота из почвы уменьшается, а с началом засыхания стеблей - прекращается. Фосфорнокислые соединения картофель потребляет в меньших количествах, чем азотистые. Фосфор и калий поступают в растение преимущественно в периоды интенсивного образования ботвы и клубней (рис. 1) (51).

400г

300

200

100

Рис. 1 Потребление элементов питания картофелем (урожайность 500 ц/га), кг д.в./га

1- всходы, 2- бутонизация, 3- цветение, 4- усиленный рост клубней, 5- уборка урожая.

При недостатке в почве азота слабо развивается надземная часть растения, листья приобретают бледно - зеленую окраску. При избыточном же азотном питании чрезмерно развивается ботва, задерживается образование клубней, снижается устойчивость их к механическим повреждениям при уборке и к болезням во время хранения. Растению вреден как недостаток, так и избыток азота (32, 80, 84, 88, 109, 134, 159, 185).

При недостатке фосфора наблюдается задержка фаз развития растений, особенно цветения; рост их приостанавливается, листья становятся мелкими, темно - зелеными с голубоватым оттенком, от побегов они отходят под острым углом. Фосфор играет первостепенное значение в синтезе белка, ускорении роста, способствует лучшему развитию корневой системы, приводит к более раннему клубнеобразованию и большему накоплению крахмала в клубнях. Кроме того, фосфор положительно влияет на водный режим растений, повышает их устойчивость к засухе (36, 114).

Калий, как и фосфор, является необходимым и незаменимым элементом зольного питания растений. При недостатке калия листья картофеля приобретают темно-зеленый цвет, куполообразно- морщинистую форму. По краю купола появляются коричневые пятна с бронзовым оттенком. Иногда между жилками листья делаются хлоротичными, куст становится раскидистым, стебли часто лежат на земле (8, 76, 97, 173, 186).

При внесении калия картофель становится более устойчивым к заморозкам, избытку и недостатку влаги. Калий ускоряет образование углеводов в листьях и их передвижение в клубни (111, 124,162).

Из всех элементов питания для накопления урожая растение картофеля больше потребляет калия. Калий необходим для образования клубней и имеет большое значение для передвижения крахмала из листьев в растущие клубни. Калий играет исключительную роль в водном режиме растения. Он повышает тургор клеток, уменьшает транспирацию. Повышение калийного питания

картофеля усиливает общий рост растения и листовой поверхности, удлиняет продолжительность жизни листьев нижних и средних ярусов и время их фотосинтетической деятельности (20,161).

Опытами установлено, что действие того или иного элемента питания изменяется в зависимости от обеспеченности растений другими питательными веществами. Так, фосфор и калий оказывают большое влияние на усвоение картофелем азота. При недостатке калия растения не могут усваивать аммиачный азот. Для использования нитратного азота растению необходим фосфор (22, 55,49).

Вопросы использования минеральных удобрений требуют более четкого подхода к соотношению элементов питания, т.к. при несбалансированном их применении могут смещаться физиологические и биохимические процессы в сторону одностороннего угнетения или развития ботвы и снижения урожая клубней и их качества (69, 74, 85,133).

Данные по использованию питательных веществ растениями иногда достаточно сильно отличаются друг от друга. Так, например, средний вынос на 100 ц клубней дается в рекомендациях по использованию удобрений в таких интервалах N - 40 -70 кг, Р2О5 - 15-20 кг, К2О - 60-90 кг (51). Данные других ученых показывают вынос N - 50 кг, Р2О5 - 20 кг, К2О - 60 кг (49). По данным Самарского НИИСХ, в расчете на 100 ц клубней картофель выносит из почвы 66 кг азота, 22 кг фосфора и 130 кг калия (43). Эти показатели зависят от климатических и почвенных условий, сорта и других факторов (63, 68). Поэтому вынос элементов питания из почвы урожаем картофеля не дает точного представления о потребности растений в минеральном питании (49, 62,67).

Исходя из вышеперечисленного, нельзя однозначно давать рекомендации по использованию удобрений. Метод расчетного определения потребности в элементах питания требует доработки в полевых условиях (37,

68, 86). Поэтому полевой опыт - основной метод определения норм удобрений позволяет учесть взаимодействия почвенных климатических и организационных факторов и их влияние на урожайность (67, 73, 102).

Здесь можно привести высказывания многих ученых, что ни одну из разрабатываемых технологий, даже самую эффективную, нельзя механически перенести в другой регион. Ее необходимо адаптировать к почвенно -климатическим условиям зоны, изучить и проверить составляющие ее приемы в производстве (67). Это касается и использования удобрений, так как здесь также обнаруживаетс