Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Совершенствование приемов возделывания картофеля при орошении в условиях лесостепи Среднего Поволжья

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Совершенствование приемов возделывания картофеля при орошении в условиях лесостепи Среднего Поволжья"

На правах рукописи

шф

БОЧАРОВ СЕРГЕЙ СЕРГЕЕВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРИЕМОВ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ КАРТОФЕЛЯ ПРИ ОРОШЕНИИ В УСЛОВИЯХ ЛЕСОСТЕПИ СРЕДНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

06.01.01 - Общее земледелие, растениеводство

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

2 6 ДЕК 2013

Пенза 2013

005544563

005544563

Диссертационная работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия»

Научный руководитель - кандидат сельскохозяйственных наук,

доцент кафедры «Почвоведение и агрохимия ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА» Фомин Николай Александрович

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

зав. отделом кормопроизводства ГНУ «Пензенский НИИСХ Россельхозакадемиш Тимошкин Олег Алексеевич;

кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий специалист Министерства сельского -хозяйства Пензенской области Семикова Елена Николаевна

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ им. Н.И.

Вавилова»

Защита диссертации состоится «25» декабря 2013 в_часов на заседании дис

сертационного совета Д 220.053.01 при ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА» п адресу: 440014, г. Пенза, ул. Ботаническая 30, ауд. 1246. http://pgsha.penza.net С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА».

Автореферат разослан esha.penza.net

» ноября 2013 года и размещен на сайте

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор с.-х. наук

Гущина В.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Современные технологии производства картофеля направлены на решение важнейшей задачи - обеспечение населения страны продовольствием, а промышленность - сырьем. Решение этой задачи невозможно без повышения урожайности. В 2010-2011 гг. сельские товаропроизводители с одного гектара посева собрали в среднем по стране 10,1-14,8 т клубней (Росстат, 2012), в то время как в странах ЕС - 27-41т, возрос импорт с 0,9 % в 2007году до 3% в 2010 году от потребности в продовольственном картофеле (по оценкам Intesco Research Group, 2012).

Особая роль в повышении продуктивности картофеля принадлежит удобрениям, применение которых, нередко, ограничено финансовыми возможностями производителей (Смирнов A.A., 2002; Лысенко Ю.Н.,2006; Федотова JI. С., 2009; Коршунов A.B. и др., 2010). В этих условиях внимание должно быть обращено на использование местных органических удобрений, в том числе птичьего помета и удобрений на его основе.

Развитие птицеводства в последние годы приводит к скоплению большого количества органических отходов (Лысенко В.П., 2002). Крупные птицеводческие хозяйства не имеют площадей для внесения помета, и накопление его часто становится источником загрязнения окружающей среды. В связи с этим возникает потребность утилизации отходов птицеводства, в том числе и с применением сушки, что, в свою очередь, обусловливает необходимость изучения использования сухого помета и удобрений на его основе в конкретных почвен-но - климатических условиях.

Вместе с тем, постоянный рост продуктивности ведёт к увеличению химической нагрузки на агроценоз. Удобрения и средства защиты часто угнетающе действуют на культурное растение (Зуза B.C., 2006; Злотников А.К. и др., 2009). В связи с этим требуется разработка агротехнических, мало затратных приемов, повышающих продуктивность и качество картофеля, а также снижающих химическую нагрузку на растения и окружающую среду, особенно в условиях орошения. Эти вопросы в условиях лесостепи Среднего Поволжья для аллювиальных дерновых почв остаются мало изученными.

Цель и задачи исследования.

Цель работы - обосновать особенности формирования урожайности и качества продукции на аллювиальной дерновой почве при орошении, возможность применения гуминовых препаратов и органоминерального удобрения на основе птичьего помета для снижения химической нагрузки на агроценоз при интенсивной технологии возделывания картофеля в условиях лесостепного Поволжья.

В задачи исследования входило:

- определить изменения ростовых и биохимических процессов в растениях картофеля под влиянием гуминовых препаратов и пестицидов;

- выяснить особенности ростовых и фотосинтетических процессов, происходящих в агроценозе картофеля под влиянием удобрений и гуминовых препаратов при интенсивном использовании средств защиты растений;

- изучить формирование урожайности и качества картофеля в зависимо-

сти от содержания подвижных форм элементов минерального питания в почве, удобрений, гуминовых веществ и средств защиты растений;

- определить экономическую эффективность применения удобрений и гуминовых препаратов в интенсивной технологии выращивания картофеля.

Научная новизна заключается в том, что изучено действие гуминовых препаратов, органоминерального удобрения (на основе куриного помета), полного минерального удобрения на урожайность и качество картофеля при интенсивной технологии возделывания в условиях лесостепного Среднего Поволжья на аллювиальной дерновой почве при орошении. Выявлено, что ксенобиотики, применяемые в современных интенсивных технологиях, вызывают стресс у картофеля, что отражается на формировании урожая, особенно на начальном этапе онтогенеза. Использование гуминовых препаратов на основе гуминовых кислот способствует повышению адаптации картофеля, нивелируя действие химических средств защиты растений. Наиболее эффективными способами являются применение Гуми-М и Гумифилда в смеси с пестицидами при подготовке клубней к посадке и дважды за вегетацию - при протравливании семян и обработке посадок картофеля.

Органоминеральное удобрение по действию незначительно уступает минеральным удобрениям, внесенным в эквивалентных дозах питательных веществ. На высоком фоне удобрений и использовании гуминовых препаратов в сочетании с регулируемой влажностью почвы путем орошения на аллювиальной дерновой почве возможно получение 45-50т cira картофеля с хорошим качеством клубней.

Комплексное использование удобрений и гуминовых препаратов экономически выгодно при интенсивном применении средств защиты растений.

Основные положения, выносимые на защиту:

- современные интенсивные технологии в картофелеводстве требуют использования химических средств защиты растений, которые наряду с положительным действием вызывают стресс у растений. Снижение негативного действия ксенобиотиков на растения картофеля возможно при использовании рос-тостимулирующих, антистрессовых препаратов на основе гуминовых кислот;

- закономерности формирования продукционного процесса агроценоза картофеля в зависимости от удобрений, гуминовых препаратов и средств защиты растений;

- роль пищевого режима аллювиальной дерновой почвы, удобрений, гуминовых препаратов и средств защиты растений на формирование урожайности и качества клубней в условиях орошения;

- обоснование экономической эффективности разных агротехнических приемов возделывания картофеля.

Практическая значимость результатов исследований. Установлено, что препараты Гуми-М и Гумифилд обладают полифункциональной физиологической активностью, повышают продуктивность, снижая стрессовые явления от действия химических средств защиты растений, способствуют формированию экологически чистого картофеля. Экспериментально определено, что наиболее эффективным способом применения гуминовых препаратов является ис-

пользование их в смеси «инсектицид + фунгицид» при подготовке клубней к посадке и дважды за вегетацию при протравливании семян и обработке посадок в смеси с гербицидом.

Агрономическая эффективность органоминерального удобрения - Пудрет ДМ. 03 незначительно уступает минеральным удобрениям, внесенным в эквивалентных дозах по содержанию питательных веществ.

Предложенные агротехнические приёмы в интенсивной технологии выращивания картофеля с минимальным фитотоксическим действием позволяют обеспечивать создание формирования урожайности картофеля сорта Удача на уровне 40-50 т с 1га при орошении с накоплением нитратов, тяжелых металлов в клубнях ниже ПДК и имеющих высокую рентабельность в среднем на уровне 30-40%.

Производственная проверка результатов исследований проведена в ООО «Пензовощпром» Лопатинского района Пензенской области.

Полученные результаты исследований могут быть использованы в учебном процессе средних и высших сельскохозяйственных учебных заведениях при чтении лекций по агрохимии, экологии, защите растений.

Апробация результатов исследования. Результаты исследований ежегодно рассматривались и обсуждались на заседаниях кафедры почвоведения и агрохимии, конференциях профессорско-преподавательского состава ПГСХА в 2011 -2013 гг., а также на Всероссийских научно-практических конференциях (г. Москва, 2012г; г. Ижевск, 2013г).

Публикации результатов исследования. По материалам исследования опубликовано 5 печатных работ, из них одна в научном журнале, входящем в перечень ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 130 страницах компьютерного текста, включает 25 таблиц, 12 рисунков, 11 приложений. Работа состоит из введения, обзора литературы, условий и методики исследований, результатов, выводов, рекомендаций производству, приложений. Список использованной литературы содержит 169 наименований, из них 16 зарубежных авторов.

Автор выражает признательность научному руководителю Фомину Н. А., технологу «Пензовощпром» Короткову A.B. и главному агроному Агееву С.И. за консультации и помощь в проведении исследований.

Условия и методика проведения исследований

Исследования проводили в лабораторном, вегетационных и полевых опытах в 2011-2013 гг. в условиях Пензенской области, которая входит в зону правобережной лесостепи Среднего Поволжья.

Климатические условия. Территория области находится в умеренном климатическом поясе на широтах 52-54° северной широты и на средних меридианах Русской равнины, в восточной ее половине, что обусловливает формирование умеренно-континентального климата. Среднегодовая температура колеблется от 3,2 до 4,6°С. В течение года она изменяется от -11 - -13° в январе до +19 - +20° в июле. Среднегодовая сумма осадков 450-550 мм. Осадки распределяются неравномерно в течение года и по годам. За вегетационный пе-

риод выпадает 208-275 мм. Отмечаются годы, когда осадки не выпадают 5060 дней подряд, а раз в 15-20 лет их месячные суммы могут достигать 120-150 мм. Периодически бывают засухи. (Агроклиматический справочник...,1958).

Полевой опыт проводили в Лопатинском районе, входящем в состав 4-ой агроклиматической зоны Пензенской области. Зона - умеренно теплая, характеризуется наименьшим увлажнением в области. Гидротермический коэффициент - 0,9-1,0, а в юго-восточной части зоны - меньше 0,9. Среднегодовое количество осадков - 420-470 мм, за вегетационный период выпадает 210-220 мм. Сумма активных температур выше 10° С-2300-2400°С (Система земледелия..., 1982)

Погодные условия в годы исследований отражали особенности климата и были в основном благоприятными для роста и развития картофеля. Сумма активных температур выше 10°С колебалась в период «посадка - всходы» от 366,3° в 2011году. до 424,7°С- 2013году и вполне обеспечивала начальный период роста растений культуры. Всего за период вегетации картофеля сумма активных температур выше10°С была близка к норме и составляла в период вегетации в 2011г. — 2077,8°; 2012г. — 2182,1 ив 2013г.— 2214,7°С.

Недостаток влаги в отдельные периоды роста растений восполнялся применением полива.

Почва. В правобережной лесостепи Среднего Поволжья основным типом почв является чернозем, площадь которого составляет 59,8-75,3 % от площади пашни. Аллювиальные почвы занимают от 3 до 12% площади сельскохозяйственных угодий, которые в последние годы широко осваиваются и используются под картофель и овощные культуры.

Почва в опытах - аллювиальная дерновая среднесуглинистая - пахотный слой её характеризовался следующими агрохимическими показателями: содержание гумуса -2,97- 3,86%, рН -^,72-4,98, Нг,- 4,55-4,87 мг-экв/100г, 8-19,3221,45 мг-экв/100г почвы; количество доступных форм элементов питания: Р205 - 112,3-140,8 мг/кг; К20-86,7-92,3; Мщг- 81,5-96,8 мг/кг почвы.

Схемы опытов, методы исследований и агротехника. В лабораторном опыте изучали действие гуминовых препаратов на адаптацию картофеля к стрессу, вызванному химическими веществами на начальных этапах онтогенеза.

В качестве стрессоров использовали смеси пестицидов (инсектициды -Круйзер из расчета 0,22 л/т и Престиж -70 мл/т с фунгицидом Максим - 0,4л/т); гуминовые препараты - Гуми-М - 0,7л/т и Гумифилд -100 г/т для обработки клубней перед посадкой. Схема опыта: 1.Контроль - обработка водой, 2. Смесь пестицидов Круйзер + Максим (СПК), 3. Престюк+ Максим (СПП) 4. Гуми-М, 5. Гумифилд, 6. СПК+Гуми-М, 7. СПК+ Гумифилд, 8. СПП+Гуми-М 9. СПП+Гумифилд.

Клубни обрабатывали соответствующими растворами из расчета 10 л на 1 т семян и проращивали до появления всходов в ящиках с увлажненными опилками. Все биометрические и биохимические анализы проводили на 15-й день после укладки клубней на проращивание. После появления всходов растения с вариантов 1,3,4,5,8,9 пересаживали в сосуды и выращивали картофель

до полного цветения (вегетационный опыт № 1), где изучали влияние гумино-вого препарата Гуми-М и протравителей в период «всходы — цветение».

В вегетационном опыте №2 изучали влияние гуминового препарата Гу-ми-М и протравителей на способность картофеля адаптироваться к гербицид-ной нагрузке.

Схема опыта: 1. Вода - контроль; 2. Гербицид Титус из расчета 0,05 л/га; 3. Гуми-М - 0,4 л/га; 4. Титус+Гуми-М; 5. Престиж+Максим+Титус; 6. Пре-стиж+Максим+Титус+Гуми-М. Гербицидом и гуминовыми препаратами обрабатывались десятидневные растения.

Вегетационные опыты закладывали по методике З.И. Журбицкого (1968) в сосудах, вмещающих 7 кг воздушно-сухой почвы, просеянной через сито диаметром Змм. Повторность в опыте пятикратная.

В полевом опыте изучали влияние удобрений, пестицидов и гуминовых препаратов на формирование урожайности, технологические и экологические показатели клубней, а также на агрохимические показатели почвы. Исследования проводили в ООО «Пензовощпром» в Лопатинском районе Пензенской области.

Схема опыта: 3x9x3. Фактор А - фоны: 1. без удобрения — контроль 1; 2. органоминеральное удобрение (пудрет ДМ.03) 1,5т/га; 3. полное минеральное удобрение1Ч|35_|8оР1бо-2ооК.1бо-2оо. в эквивалентном количестве питательных веществ с пудретом. Фактор Б - варианты: обработка клубней перед посадкой - 1. Контроль - обработка водой; 2. смесь инсектицида Круйзер (0,22 л/т) с фунгицидом Максим (0,4 л/т) - КМ, 3. КМ + Гуми-М (0,7л/т), 4. КМ + Гумифилд (100г/т); обработка семян и посева - 5. КМ + гербицид Титус (0,05 л/га), 6. КМ + Титус + Гуми-М (0,4 л/га), 7. КМ + Титус + Гумифилд (45г/га); двойная обработка гуминовыми препаратами (при обработке семян и посева) - 8. КМ + Гуми-М + Титус + Гуми-М, 9. КМ + Гумифилд + Титус + Гумифилд.

Удобрения рассчитывали на урожайность картофеля 40т с 1 га и вносили их вручную в соответствие со схемой опыта.

Органоминеральное удобрение получено на основе куриного помета, биогумуса, фосфоритной муки и имело следующий состав, в %: влажность 17,520,0; Сорг19,4-24,6;содержание N - 9,0-12,3; Р205 - 10,7-13,0; К20 - 10,5-13,3;Zn - 0,046-0,039;Мо - 0,056-0,068;Мп - 0,34-0,53 и рН - 7,0-7,3; Минеральные удобрения вносили N в виде мочевины, Р205 - аммофоса, К20 - кали-магнезии.

Уборочная площадь делянки первого порядка 250 м2, второго - 25 м2. Повторность в опыте трехкратная. Расположение вариантов рендомизирован-ное.

Обработку клубней проводили в день посадки. Норма расхода рабочего раствора из расчета Юл/т. Препараты на растения наносили ручным опрыскивателем при высоте растений 10-12 см. Расход рабочего раствора из расчета 200 л/га. В опыте использовали сорт картофеля Удача РС1.

Агротехника в опыте принятая в хозяйстве, западноевропейская гребневая. После уборки предшественника обработку почвы проводили дискатором БДМ-4 на глубину 10-12 см и позднее рыхление почвы на 40 см рыхлителем

Gaspardo. Весной поле дважды культивировали культиватором ПАУК-4,5. Для посадки использовали клубни средней фракции (54-55г) из расчета 55,055,5тыс. штук на 1 га. Клубни высаживали сажалкой Л-207 (с междурядьями 90 см) в первой декаде мая. Уходные работы на посевах картофеля проводили культиватором - гребнеобразователем Rumptstad RSF 2000 (4x90). Для устойчивости картофеля к болезням во второй половине вегетации использовали фунгициды Танос и Ридомил Голд. Влажность почвы поддерживали на уровне 50-70% от ППВ поливом с оросительной нормой 300-400м3 на га. Уборку урожая проводили картофелекопателем WEGA 1600 PLUS, сбор клубней -вручную на каждой делянке. Урожайность учитывали взвешиванием и поправкой на загрязненность.

Методы исследований. На начальном этапе онтогенеза изучали: показатели роста растений — длину пятнадцатидневных проростков возобновления и их корней, накопление биомассы корней и проростков, объем общей и рабочей поверхности корневой системы (Третьяков H.H. и др., 2003); активность ферментов - каталазы и пероксидазы по Бояркину в 15-дневных проростках и 10-ти дневных растениях.

После гербицидной обработки определяли: содержание хлорофилла спектрометрическим методом и количество аскорбиновой кислоты по Мурри (Плешков В.П.,1985); в период цветения - накопление надземной массы растений, число стеблей, листьев и клубней, площадь листовой поверхности.

В полевом опыте исследовали следующие показатели: полевую всхожесть, площадь листовой поверхности, фотосинтетический потенциал (Ничи-порович A.A. и др.,1961), динамику формирования массы ботвы и клубней (начиная с фазы цветения и далее через 15 дней до уборки), элементы структуры урожая (Методика ВНИИКХ,1967). В уборочной пробе определяли технологические показатели клубней: товарность, содержание сухих веществ (ГОСТ Р 52838-2007), крахмала (по удельной массе); экологические показатели: тяжелые металлы - цинк (ГОСТ 27996-88), кадмий и свинец (ГОСТ 30178-96) и нитраты ионометрическим методом (МУ - 5048-89).

Для агрохимической характеристики почвы образцы отбирали из слоя 020 см четыре раза за вегетацию — до закладки опыта, по всходам, во время цветения и после уборки урожая. Кроме того, перед началом полевых работ и по завершению уборки отбирали образцы почвы по 20-ти сантиметровым слоям до глубины 100см. Анализ почвенных образцов для определения агрохимических, физических и показателей водных свойств проводили общепринятыми методами в соответствии с ГОСТ.

Экономическую эффективность рассчитывали на основании стоимостных экономических показателей, расценок и нормативов, принятых в хозяйстве.

Результаты исследований обрабатывали математическими методами дисперсионного, корреляционного и регрессионного анализа (Доспехов Б.А.,1985) с использованием программ Statistics и Statgrafics.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ РОСТ И РАЗВИТИЕ КАРТОФЕЛЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПРИМЕНЕНИЯ ГУМИНОВЫХ ПРЕРАРАТОВ И СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ НА НАЧАЛЬНЫХ ЭТАПАХ ОНТОГЕНЕЗА Влияние гуминовых препаратов и пестицидов на ростовые процессы

при прорастании клубней В лабораторном опыте установлено, что применение пестицидов для обработки клубней перед посадкой приводило к торможению ростовых процессов при прорастании семян картофеля. Смесь инсектицидов Круйзер и Престиж с фунгицидом Максим снижала по сравнению с контролем (обработка водой) количество пробудившихся почек одного клубня на 27,5-27,9 %, длину и массу проростков возобновления на 6,7-5,9 и 5,5-6,2% соответственно (табл.1).

Таблица 1-Влияние обработки клубней картофеля перед посадкой гуми-новыми препаратами и пестицидами на ростовые процессы в период прорас-

тания (лабораторный опыт)

№ п/п Вариант Количество пробудившихся почек Проростки возобновления

побега корня

длина, см сырая масса, мг длина, см сырая масса, мг

1 Контроль (обр. водой) 3,10 42,65 620 20,20 80,60

2 Круйзер+Максим(СПК) 2,25 39,80 586 18,40 72,86

3 Престиж+Максим(СПП) 2,26 40,10 588 19,30 73,67

4 Гуми-М 3,71 49,43 740 26,80 96,01

5 Гумифшщ 3,95 49,72 911 27,40 98,74

6 СПК+Гуми-М 3,32 45,68 593 19,70 78,19

7 СПК+Гумифилд 3,39 46,30 610 20,04 79,91

8 9 СПП+Гуми-М 3,24 46,18 600 20,04 79,86

СПП+Гумифилд 3,17 46,49 620 20,22 78,94

HCPos 0,43 2,06 26,5 1,63 53

Гуминовые препараты способствовали усилению ростовых процессов. Количество пробудившихся почек и длина проростков в среднем увеличились при использовании Гуми-М на 19,7 и 15,9%, Гумифилда - на 27,4 и 16,6%., при совместном их применении с СПК+ Гуми-М - 7,1%, СПК+Гумифилд - 9,4 и 8,6, СПП+Гуми-М на 4,5и 8,3%, СПП+Гумифилд - 2,3 и 9,0% соответственно.

Пестициды ингибировали рост придаточных корней проростков, снижая их длину и массу. При использовании смеси Круйзер + Максим эти показатели оказались меньшим по сравнению с контролем на 8,9 и 9,6%, смеси Престиж + Максим - на 4,5 и 8,6% соответственно.

Гуматы калия проявляли стимулирующий эффект. Он выражался в увеличении длины корней (на 32,7- 35,6%), их массы (на 19,1-22,5%), адсорбирующей поверхности корневой системы, доли рабочей поверхности корня на 9,8-10,1% по сравнению с контролем. Препараты нивелировали действие пестицидов, работая в смеси с ними.

Влияние гуминовых препаратов на ростовые процессы картофеля в период «всходы — цветение»

В вегетационном опыте было установлено, что гуминовые препараты, используемые для обработки клубней перед посадкой, оказывали положительное влияние на ростовые процессы картофеля и в более поздние этапы роста и развития растений картофеля. Так, в фазу цветения картофеля отмечалось большее количество стеблей на одно растение (в среднем на 15,1 - 20,0%). Средняя высота стебля растения увеличилась по сравнению с контролем на 6,5 см от Гуми-М и на 4,7 см - от Гумифилд. Применение смеси Престиж+Максим снижало по сравнению с контролем эти показатели на 13,7% и 4,2% соответственно. Добавление гуминовых препаратов в смесь пестицидов уменьшало действие последних. Высота растений в среднем увеличилась на 24,8% от СПП+Гуми-М и на 17,9% от обработки растений СПП + Гумифилд, число листьев увеличилось на 6,7-5,4% соответственно.

Масса клубней, сформированных к моменту цветения, на всех вариантах с использованием гуминовых препаратов увеличивалась до 34,7-38,5 г при 30,4г у растений с контрольного варианта.

Вместе с тем, применение только пестицидов при обработке семян перед посевом хотя и позволило сформировать клубней больше по сравнению с контролем на 8%, но средняя масса клубня составила 26,7 г.

Действие гуминовых препаратов на активность ферментов каталазы и пероксидазы при адаптации растений картофеля к химическому стрессу в период «прорастание — всходы».

Откликом растений на действие негативного фактора окружающей среды является изменение активности антиоксидантных ферментов, в том числе каталазы и пероксидазы (Кения М.В, 1993; ЧирковаТ.В., 2002; Прудников П.С., 2005; Костин В.И., 2006; Скрыпник Л.Н., 2007; Вихрева В.А., 2013; Мтег, Я., 2002).

Результаты исследований показали, что обработка клубней картофеля перед посадкой смесями инсектицида с фунгицидом оказала влияние на активность ферментов каталазы и пероксидазы в проростках картофеля. Под действием смеси Круйзер + Максим активность каталазы возрастала по сравнению с контролем на 0,30 мкмоль, смеси Престиж + Максим - на 0,45 мкмоль Н2О2 мин. • г"1 сырой массы. Активность пероксидазы увеличилась на 6,0% и 7,2% по сравнению с контролем соответственно.

Гуминовые препараты калия увеличивали активность ферментов по сравнению с контролем: каталазы на 6,8-8,4%, пероксидазы - 13,8-19,1% Наибольшее действие на активность каталазы оказывал препарат Гуми-М, пероксидазы - Гумифилд. Использование гуминовых препаратов в смесях с пестицидами приводило к увеличению активности каталазы, которая составила от применения СПК + Гуми-М - 7,8%, СПП + Гуми-М - 8,3% и СПК+ Гумифилд - 9,2 и СПП + Гумифилд- 8,8%. Активность пероксидазы в растениях с вариантов совместного применения пестицидов и гуминовых препаратов также увеличивалась и составляла от 3,5 до 7,4%.

В надземной массе растений, обогащенных гуминовыми препаратами, наблюдалось существенное увеличение активности каталазы по сравнению с контролем и предыдущим сроком определения: от Гуми-М на 11,9%, от Гумифилд -на 10,5%.

Активность же пероксидазы практически не изменилась в контрольных растениях, но на всех остальных вариантах снижалась по сравнению с предшествующим сроком определения. Вместе с тем, она была большей (на 5,9-9,0%) в массе растений, обогащенных гуматами калия.

ОСОБЕННОСТИ ПРОДУКЦИОННОГО ПРОЦЕССА АГРОЦЕНОЗА КАРТОФЕЛЯ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ УДОБРЕНИЙ, ГУМИНОВЫХ ПРЕПАРАТОВ И СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ ПРИ ОРОШЕНИИ

Установлено снижение всхожести клубней картофеля при использовании смеси Круйзер + Максим. В полевых условиях всхожесть уменьшилась: на естественном фоне на 3,1%, на органоминеральном - 2,3%, фоне минеральных удобрений - на 2,5% к контролю (обработка водой). Гуминовые препараты нивелировали негативное действие протравителей. Всхожесть клубней в среднем увеличивалась на 1,2 - 1,5% по сравнению с действием пестицидов.

Изучение надземной массы растений показало, что накопление её определялось погодными условиями и зависело от агротехнических приемов. Наибольшее количество ботвы растения картофеля создавали в 2013 году.

В среднем за три года в фазу цветения надземная масса увеличилась от действия пудрета на 25,1%, №К- на 28,9% по сравнению с естественным фоном. Протравливание семян независимо от фонов формировало большую массу. В среднем количество её было большим на 23,6% в том числе на естественном фоне на12,0%, пудрета - 21,7%, №К - 28,9% по сравнению с контролем (обработка водой). Гуминовые препараты увеличивали в этот показатель в среднем на 6,9% по сравнению с КМ (табл. 2).

Гербицид Титус, внесенный на фоне обработки клубней пестицидами, в полевых условиях уменьшал количество ботвы в среднем по фонам на 3,2%, при этом наибольшее снижение отмечалось на фоне ЭДРК на 8,5% по сравнению с КМ, т.е. растения испытывали явный стресс от химического воздействия. Гуминовые препараты, внесенные в полевом опыте в смеси с Титусом, увеличивали надземную массу независимо от фона в среднем на 11,6-17,6% по сравнению с действием гербицида.

Наиболее эффективным было действие Гумифилда. Двойное использование гуминовых препаратов имело некоторое преимущество (в 6,1%) по сравнению с однократным применением их при опрыскивании растений. Комплексное применение удобрений, гуминовых препаратов с пестицидами увеличивало количество надземной массы в 1,36-1,44 раза по сравнению с естественным фоном.

Таблица 2 - Показатели фотосинтетической деятельности агроценозов

Вариант Фон Площадь листовой поверхности, тыс.м^га Надземная масса, тыс.т/га Фотосинтетический потенциал, тыс.м2/га. сутки Чистая продуктивность фотосинтеза, г/м2. сутки

Контроль (обр. водой) Без удобрений 48,6 44,0 3620 4,65

Пудрет 53,6 55,5 4344 4,04

№К 68,4 56,7 5064 4,02

КМ Без удобрений 52,9 49,3 3895 4,72

Пудрет 59,9 67,4 4618 4,65

КРК 76,3 73,1 5470 4,39

КМ+Гуми-М Без удобрений 53,7 52,8 3953 4,82

Пудрет 61,0 72,6 4724 4,21

ИРК 71,2 77,4 5541 4,67

КМ + Гуми-филд Без удобрений 53,8 53,6 3946 5,12

Пудрет 61,2 73,5 4715 6,17

КРК 77,8 78,3 5596 6,24

КМ + Титус Без удобрений 46,6 48,1 4090 4,97

Пудрет 56,5 66,8 4807 6,81

ИРК 68,4 66,9 5793 6,56

КМ + Титус + Гуми-М Без удобрений 49,9 56,2 4209 4,94

Пудрет 57,4 75,0 5047 6,11

ИРК 68,8 81,9 6007 5,97

КМ + Титус + Гумифилд Без удобрений 48,4 57,2 4168 4,67

Пудрет 58,5 75,5 4951 5,96

ИРК 69,5 83,6 6083 5,45

КМ+Гуми-М +Титус + Гу-ми-М Без удобрений 50,8 58,6 4218 4,59

Пудрет 58,9 82,5 5244 4,52

КРК 70,6 85,5 6067 5,17

КМ+Гумифи лд + Титус + Гумифилд Без удобрений 51,6 58,8 4285 5,83

Пудрет 59,8 84,6 5258 6,12

ИРК 71,3 85,7 6265 ! 6,03

Существенное влияние на формирование продуктивности оказывает размер ассимилирующей поверхности листьев. В среднем за три года в фазу цветения площадь листьев увеличилась под действием удобрений на 10,3-40,7%. Наиболее активно влияли на размер листьев минеральные удобрения. Протравливание семян увеличивало листовую поверхность в среднем на17,8 % в том числе на естественном фоне - на 8,8%, при внесении пудрета - 11,8% и ЭДРК -14,5% по сравнению с контролем. Гуминовые препараты не вносили существенных изменений в этот показатель при использовании их в смеси с КМ. Увеличение размера листовой поверхности составляло 1,6-2,0% по сравнению с протравителями.

Гербицид Титус, внесенный на фоне обработки клубней пестицидами, в полевых условиях уменьшал площадь листовой поверхности в среднем по фонам на 9,1%, при этом наибольшее снижение отмечалось на фоне ЫРК - на

12

10,4% по сравнению с КМ, т.е. растения картофеля испытывали явный стресс от химического воздействия.

Аналогичные результаты получены и в вегетационном опыте. Гербицид вызывал угнетение растений картофеля, которое проявлялось, в первую очередь, в снижении хлорофилла «а» и «б» в листьях на 25,9-18,5% соответственно по сравнению с контролем в течение первых суток (рис.1). Затем содержание хлорофилла несколько повышалось,, но в течение трех суток было ниже на 15,0-12,4%, чем в растениях контрольного варианта. На седьмые сутки количество хлорофиллов в обработанных и необработанных растениях практически стало одинаковым. При использовании гербицида ухудшалась и структура хлорофильного комплекса. В течение пяти суток отношение хлорофилла «а» к содержанию хлорофилла «б» на варианте с применением гербицида было ниже (на 7,1%), чем в листьях растений на контроле. Показателем стресса у картофельного растения является содержание аскорбиновой кислоты, которое повышалось при гербицидной обработке на 15,4 % по сравнению с контролем и снижалось при обработке посева Гуми-М.

Хлорофилл "а"

Хлорофилл"б"

13 5 7

Ш тер 61Щ11Д + Гу N01-М ■ спи + гумп-м 58 СПП + гербицид + гумм-м

I,3,5,7- сутки, после опрыскивания растений

Рисунок 1- Изменение содержания хлорофилла при использовании пестицидов

и гуминового препарата Гуминовые препараты снижали негативное действие гербицида Титус как в вегетационном опыте, так и в полевых условиях. Смесь Гуми-М с гербицидом сокращала срок действия последнего до трех суток, а содержание хлорофилла «а» было ниже, чем в листьях растений на контроле на 3,2%, при

II,7% на варианте с обработкой гербицидом.

Гуминовые препараты, внесенные в полевом опыте в смеси с Титусом, увеличивали площадь листовой поверхности в среднем на 1,8% по сравнению с действием гербицида. Наиболее эффективным было действие Гуми-М. Использование гуматов дважды за вегетацию имело преимущество в 3,7% по сравнению с однократным применением их при опрыскивании растений. Комплексное использование удобрений с гуминовыми препаратами и пестицидами увеличивали площадь листьев в 1,15-1,42 раза по сравнению с естественным фоном.

Установлена зависимость урожайности клубней (у) от площади листовой поверхности (х), которая выражалась следующим уравнением регрессии: у =-40,95 + 2,23х -0,0139х2 R = 0,887, ?= 0,787

Как показали результаты статистической обработки и их графическое отображение (рис. 2) в интервале площади листовой поверхности от 40 до 70 тыс. м2/га прирост ее на каждые 5тыс.м2/га обеспечивает увеличение урожайности клубней картофеля на 3,2-4,8 т/га. При этом максимальная урожайность (46-48 т/га) достигается при площади листовой поверхности в период цветения на уровне 75-85 тыс. м2/га.

т

«I

площадь листьев, тыс. м2/га

<ЬЛ. тыс. м'/га 'сутки

Рисунок 2 — Зависимость урожайности клубней картофеля от площади листовой поверхности и фотосинтетического потенциала в период цветения в среднем за 2011-2013 годы

Под действием удобрений увеличивался фотосинтетический потенциал (ФП) на 8,1% от пудрета и на 17,0% -от минеральных удобрений. При протравливании семян гуминовые препараты на фоне КМ не имели преимущества по сравнению с пестицидами. При использовании гуматов калия в смеси с Титусом на фоне КМ фотосинтетический потенциал независимо от фона возрастал 1 на 3,1%, по сравнению с гербицидной обработкой посева.

Величина фотосинтетического потенциала также оказывает определенное влияние на урожайность клубней картофеля сорта Удача. По мере его роста с 3,4 до 5,4 млн. м2/га -сутки урожайность картофеля возрастает на 0,9-1,0 т/га на каждые 100 тыс. м2/га сутки ФП (рис. 2).

у = -32,64 + 0,0258х— 0,000021х2 Я = 0,903

ФОРМИРОВАНИЕ УРОЖАЙНОСТИ И КАЧЕСТВА КЛУБНЕЙ КАРТОФЕЛЯ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ УДОБРЕНИЙ СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ И ГУМИНОВЫХ ПРЕПАРАТОВ Пищевой режим почвы и его связь с урожайностью картофеля Нитратный азот. Количество нитратного азота в слое почвы 0-20см - величина непостоянная, которая изменялась по годам исследований, в течение вегетационного периода, а также под действием удобрений. Наибольшее абсолютное содержание нитратного азота отмечено в 2012 году, наименьшее - в 2011году.

Низкое содержание (1,50-2,74 мг/кг почвы) во все годы исследований отмечалось на естественном фоне перед посадкой и после уборки картофеля. С увеличением температуры и снижением влажности почвы количество нитратного азота к периоду всходов увеличивалось, достигая максимума в период цветения - 8,2-10,6 мг/кг почвы, а затем снижалось к уборке урожая (рис. 4). Резкое уменьшение количества азота в почве можно объяснить, с одной стороны, увеличением выноса его картофелем, с другой, вымыванием - в ниже лежащие слои при поливе в период формирования клубней. К периоду уборки количество N-N03 повышалось в слое 20-40см на 10,8%, 40-60см - на 7,6% по сравнению с весенним содержанием.

N-N0,

N-№1,

16 ц 14

ё 12 {5*10 3 8

-Без удобрений----Пудрет — ■

1 - начало полевых работ, 2 - всходы, 3 - цветение, 4 - после уборки

Рисунок 3 - Динамика содержания минерального азота в слое 0-20 см почвы в период вегетации картофеля

Удобрения увеличивали количество нитратного азота. Содержание его в почве превосходило контроль в среднем за три года на вариантах с пудретом на 36,9%, ИРК - 64% . Динамика изменений содержания N-N03 в течение вегетации была однотипной с контролем.

Обработка семян и посадок пестицидами и гуминовыми препаратами не вносила достоверных изменений в содержание нитратного азота в почве, за исключением двойного применения гуминовых препаратов. Это, видимо, связано с уменьшением засоренности посева и, как следствие, снижением потребления

азота сорняками, а также развитием большей биомассы растений на этих вариантах.

Статистический анализ полученного материала позволил установить зависимость урожайности клубней картофеля (у) от содержания нитратного азота в почве (х) в среднем, за вегетацию на уровне 36,2%. Эта зависимость выражалась следующим уравнением регрессии:

у=22,15 + 4,699х - 0,21 Зх2 R=0,601 г2 = 0,362

Решение данного уравнения и график, представленный на рисунке 4, показывает, что с повышением содержания нитратного азота на 1 мг в интервале от 2 до 7 мг/кг почвы урожайность клубней картофеля увеличивается на 2 т с 1 га; от 8 до 10 мг/кг - на 1 т с Ira, а при N-NO3 выше 12 мг/кг почвы в слое 0-20см — происходит ингибирование урожайности.

Обменно-поглощенный аммоний. Определение аммонийного азота показало, что количество его в пахотном слое почвы изменялось в течение вегетации. Высокое содержание N-NH4 (12,6-15,8 мг/кг почвы) годы исследований наблюдалось в начале полевых работ. К всходам картофеля оно снижалось на 36,4%, к фазе цветения - на 62,0%, в период формирования клубней — на 83,8% от исходного количества (начало полевых работ), что, возможно, связано, как с потреблением растениями картофеля, так и окислением солей аммония до нитратов. Удобрения повышали содержание аммония на 21,2-43,4% по сравнению с количеством его в почве контрольного варианта в среднем за вегетацию в 2011-2013 годы.

Рисунок 4 - Зависимость урожайности клубней картофеля от содержания минерального азота в почве

Обработка клубней перед посевом уменьшала содержание аммонийного азота в почве на 2,9-4,0% по сравнению с контролем в среднем за 2011-2013 годы. Большее снижение данного показателя отмечено на вариантах с использованием смеси гуминовых препаратов с протравителями.

Применение гербицида на фоне протравливания семян смесью Круйзер+ Максим снижало количество аммония на 3,7-4,9% по сравнению с содержанием его в почве контрольного варианта. Наибольшее уменьшение этой формы

азота отмечено при использовании гуминовых препаратов дважды - при подготовке клубней к посеву и при внесении вместе с гербицидом Титус, что, вероятно, связано с большим выносом азота урожаем ботвы и клубней.

В результате проведенного математического анализа установлена связь между урожайностью клубней картофеля (у) и количеством обменно-поглощенного аммония в слое 0 -20 см почвы (х). Эта связь выразилась следующими уравнениями регрессии:

у = (-75,681)+(23,3584) • х+(-1,1202) • х2 ■ 11=0,717, г2 = 0,514.

Решение уравнения показывает, что снижение урожайности с 6 до 2 т с Г га происходит при изменении содержания аммонийного азота в пахотном слое с 10 до 7мг/кг почвы. Оптимальный уровень содержания обменно-поглощенного аммония в условиях полевого опыта при орошении для получения максимальной урожайности картофеля сорта Удача в среднем за 2011-2013 годы составил 10-11 мг/кг почвы.

Фосфатный режим почвы. Определение содержания доступного фосфора в 0-20 см слое почвы опытного участка показало среднюю обеспеченность картофеля этим элементом питания. Содержание Р205 в почве — величина относительно стабильная.

При внесении удобрений выявлена тенденция к увеличению доступного фосфора в почве. В среднем за вегетацию картофеля увеличение на удобренных фонах составило от 4,2 до 6,4% по отношению к содержанию Р2О5 в слое почвы 0-20см естественного фона. Наибольшее количество фосфора во все годы исследований отмечалось перед посадкой картофеля, наименьшее - в период уборки. Однако, уменьшение было небольшим и составляло в среднем 2,63,8%. Существенных изменений в содержании доступного фосфора при использовании средств защиты растений выявлено не было, хотя на удобренных фонах с использование гуминовых препаратов количество фосфора в почве несколько снижалось. Доступный фосфор играет важную роль в создании урожая картофеля. Как показал математический анализ, при изменении содержания Р2О5 на 10мг/кг почвы урожайность картофеля может увеличиться на 1,6-1,8 т с га.

Калийный режим почвы. Содержание обменного калия в пахотном слое почвы характеризует среднюю обеспеченность культур доступной формой этого элемента. Изучение количества обменного калия в слое 0-20см почвы при орошении в динамике показало устойчивый уровень содержания этой формы, несмотря на вынос его с урожаем культуры и некоторую потерю с инфильтраци-онными водами.

Изменения содержания К20 на естественном фоне происходили следующим образом. В период начала полевых работ и всходов количество К20 в слое почвы 0-20см было в среднем по трем годам на уровне 92мг/кг почвы, т.е. самым большим за вегетацию. К цветению оно снижалось в среднем на 2,7%, а к уборке урожая количество калия в почве восстановилось, и даже было немного (наЗ,2%) выше исходного уровня. Определение калия по профилю почвы в период уборки показало его увеличение в слое 20-40 и 40-60 см на 4,9 5,6% со-

ответственно по сравнению с весенним определением, что связано с вымыванием К20 при орошении.

Внесение органоминерального удобрения и полного минерального удобрения увеличивало содержание калия в среднем за 2011-2013 годы на 3,84,9%. Динамика изменений количества К20 в верхнем слое удобренной почвы была однотипной с динамикой на контроле.

Применения средств защиты растений и гуминовых препаратов не оказало существенного влияние на содержание обменного калия в почве.

Статистическая обработка полученных данных и решение уравнения регрессии свидетельствуют о том, что увеличение содержания обменного калия (х) на мг/кг почвы способствует увеличению урожайности клубней картофеля (у) на 2,2 т с 1 га :

:у=(-2105,2)+(46,587) • х + (-0,2523) • х2 11=0,625 г2 = 0,391.

Формирование структуры урожая

Урожайность картофеля - величина комплексная, образованная в результате взаимодействия числа растений на единице площади к уборке урожая, количества клубней одного растения и их массы.

Густота стояния растений перед уборкой. Протравливание клубней смесью Круйзер + Максим повышала устойчивость растений. Число растений перед уборкой было большим по сравнению с контролем на 6,1% в среднем за три г-ода.

Гуминовые препараты, используемые вместе с пестицидами при подготовке семян к посадке, не оказывали существенного влияние на этот показатель. На удобренных фонах количество растений картофеля к уборке было больше на 2,6% по органоминеральному и на 2,0% - по минеральному фону по сравнению с числом растений контрольного варианта.

Опрыскивание посадок картофеля гербицидом снижало количество сохранившихся растений в среднем на 3,1% по сравнению с действием протравителей. Гуминовые препараты в сочетании с гербицидом увеличивали выживаемость растений, в том числе Гуми-М на 1,9% , Гумифилд — на 2,7 %, действуя в смеси с гербицидом. Применение препаратов дважды за вегетацию существенно не имело преимущества по сравнению с их одноразовым использованием в смеси с гербицидом.

Количество клубней на одно растение в среднем за три года составляло 11,8-12,0 шт. независимо от фона. На образование клубней оказывали влияние погодные условия. Наименьшее количество их сформировалось в 2011г.- от 9,8 до 10,3шт., наибольшее - в 2013г. - от 13,0-13,4 шт. на одно растение. Протравливание семян не оказало существенного влияния на количество клубней. Превышение к контролю от КМ составило 1,8%, смеси пестицидов с гуминовыми препаратами - 2,8%.

При опрыскивании посева гербицидом этот показатель увеличивался на 8,9%, смесью гуминовых препаратов с Титусом - на 10,7 - 11,6 % по сравнению с контролем. Наиболее эффективным было использование Гумифилда. Применение гуминовых препаратов дважды (при обработке семян и посева) не

внесло существенных изменений в число образованных клубней по сравнению с одноразовым их использованием в смеси с гербицидом.

Масса клубня определялась обеспеченностью растений картофеля питательными веществами. В среднем за три года на органоминеральном фоне она была большей на 13,1%, минеральном - 17,7% по сравнению с массой клубней контрольного варианта.

Проявлялось действие температурного режима на накопление массы клубней. Наименьшая масса отмечена в 2012году - 54,8-68,4 г, наибольшая в 2011 году-71,7-78,8 г.

Урожайность клубней картофеля. Установлено, что в условиях правобережной лесостепи Среднего Поволжья на аллювиальной дерновой почве при орошении картофель сорта Удача способен формировать урожайность на естественном фоне 28,0-31,7т с 1 га. Наибольшая урожайность отмечена при использовании минеральных удобрений — 39,12т с га, пудрет ДМ.ОЗ создавал 37,62 т клубней с 1 га (табл. 3).

Улучшение пищевого режима почвы при внесении удобрений способствовало созданию высокопродуктивного агроценоза картофеля. В среднем за три года урожайность клубней увеличилась только от применения удобрений на 5,86-7,36 т с 1 га (рис. 5).

В общей вариабельности урожая на долю удобрений приходилось 25,5%. Эффективность действия удобрений зависела от погодных условий в первую половину вегетации картофеля. Наиболее благоприятные условия для роста и развития картофеля сложились в 2013 году, когда на каждый килограмм действующего вещества удобрения получено 86,7-90,2 кг клубней, менее благоприятными были условия 2011 года, когда получено 62,6-62,2 кг.

Обработка клубней и растений

Я без удобрений »Пудрет тн РК Без удобрении а Пудрет иЫРК

Рисунок 5 - Суммарные прибавки урожая, от удобрений, средств защиты растений и гуминовых препаратов

Больший выход клубней обеспечивали минеральные удобрения.

Доля участия погодных условий в создании урожая картофеля составила в среднем за годы исследований 45,8%. В основном, урожайность зависела от суммы активных температур выше 10°С в основные фазы роста и развития растения.

Зависимость между урожайностью клубней (у) и суммой активных температур (х) выражалась следующими уравнениями параболы:

посадка-всходы у= 30,5027+(-0,12781>х + (0,00403>х2, г2 = 0,463

всходы-бутонизацшг у=2990,72+(-13,678>х+(0,015838) -х2, г2=0,550

бутонизация-цветение у=446,947+(-3,58)«х+(0,0078) -х2, г2=-0,430

Участие гуминовых препаратов и средств защиты растений в создании урожайности картофеля 19,9% среднем за 2011-2013 годы. Прирост урожая от обработки клубней перед посадкой смесью Круйзер + Максим независимо от фонов составил 2,65 т с 1 га. Препарат Гуми-М повышал урожайность в среднем на 1,80 т с 1 га, в том числе на естественном фоне -1,46, органоминераль-ном-1,75 и минеральном-2,18 т с 1 га; препарат Гумифилд - 2,03, 2,29 и 3,11т с 1 га соответственно в среднем за три года. Применение гербицида Титус позволило увеличить урожайность картофеля независимо от фонов на 4,42 т с 1 га.

Эффект от применения гуминовых препаратов при обработке посева был ниже, чем при обработке семян и составил 0,99-1,38 т от Гуми-М и 1,74-2,00 т с 1 га от Гумифилд. Использование препаратов дважды за вегетацию позволило увеличить урожайность клубней среднем независимо от фонов за счет Гуми-М на 1,84т/га и Гумифилд - 2,42т с 1 га.

Качество клубней картофеля. Сорт картофеля Удача в условиях орошения формировал в среднем за три года 79,4% высокотоварных клубней на естественном фоне (табл. 4). Пудрет увеличивал товарность на 3,7%, минеральные удобрения - на 7,1 абсол.% . Применение гуминовых препаратов и протравителей увеличивало товарность клубней в среднем на 0,9 абсол.% по сравнению с контролем (обработка водой). При использовании их в баковой смеси с гербицидом товарность повышалась на 0,5% по сравнению с действием гербицида. Товарность картофеля зависела от погодных условий в годы проведения опытов, наибольшей 84,8% она была в 2011году, наименьшей - 79,1% в 2013г на естественном фоне, на фоне пудрета - 82,9-88,5%, минеральных удобрений - 85,3-90,3% соответственно.

Содержание крахмала также зависело от условий в период вегетации. Наибольшее его накопление отмечено в 2011 году, меньшее в - 2013году. Удобрения во все годы исследований независимо от применения гуминовых препаратов и СЗР снижали количество крахмала в клубнях: пудрет на 0,9%, ЫРК - на 2,0% по сравнению с неудобренным контролем (в среднем за три года). Использование гуминовых препаратов при подготовке семян к посеву не влияли на содержание крахмала. Применение их в смеси с Титусом+КМ увеличивали количество крахмала на 0,3-0,5% по сравнению с вариантом использование пестицидов.

Таблица 3 - Урожайность картофеля в зависимости от применения удобрений, пестицидов и гуминовых препаратов, тс 1 га

Фон Обработка клубней Обработка клубней и растений Средняя ПО фонам (НСРо5: 2011г = 2,06 2012г = 3,70 201 Зг = 3,82)

клубней

Круйзер+Максим КМ+ Гуми-М КМ+ Гумифилд

Вода Круй-зер+ Максим (КМ) Круйзер+Максим

растений

Гуми-М Гумифилд Титус Титус + Титус +

Гуми-М | Гумифилд Гуми-М | Гумифилд

2011 г

Без удобрений - контроль 30,37 33,32 34,40 35,0 36,17 37,14 37,59 37,87 38,30 35,57

Пудрет 33,79 35,17 35,90 36,58 40,82 41,39 41,91 42,00 43,1.1 38,96

ЫРК 32,57 35,28 36,71 37,42 39,70 40,42 41,30 41,22 43,08 38,63

Средняя по вариантам (НСРо5=0,97) 32,24 34,59 35,67 36,33 38,90 39,65 40,27 40,36 41,50

2012 г

Еез удобрений - контроль 28,00 30,72 33,38 34,38 33,69 35,02 36,89 37,51 38,91 34,28

Пудрет 33,09 36,61 40,28 41,21 42,78 45,32 46,01 47,76 47,48 42,28

ЫРК 36,97 39,92 44,22 46,21 45,11 46,98 48,26 49,00 50,27 45,22

Средняя по вариантам (НСР0!=2,44) 32,69 35,75 39,29 40,60 40,53 42,44 43,72 44,76 45,55

2013 г

Без удобрений - контроль 36,97 39,75 40,39 40,49 43,51 44,12 44,19 44,58 44,99 42,11

Пудрет 45,97 48,12 48,98 48,86 52,89 5 3,86 53,79 53,7! 54,14 51,15

ЫРК 47,82 50,59 51,31 51,40 54,59 55,36 55,84 56,31 56,78 53,33

Средняя по вариантам (НСРо5=0,63) 43,58 46,15 46,89 46,92 50,33 51,11 ! 51,27 51,53 51,97

средняя за 2011-2013

Без удобрений - контроль 31,76 34,60 36,06 36,63 37,77 38,76 39,56 39,99 40,73 37,32

Пудрет 37,62 39,97 41,72 42,22. 45,50 46,86 47,24 48,16 48,24 44,17

ЫРК 39,12 41,90 44,08 45,01 46,47 47,59 48,47 48,85 50,04 45,73

Средняя по вариантам 36,17 38,82 40,65 41,29 43,25 44,40 45,06 45,67 46,37

Количество сухих веществ в клубнях картофеля зависело от погодных условий. Высокое накопление в среднем 20,3%, в том числе на естественном фоне 19,6, на органоминеральном фоне — 20,5 и на минеральном — 20,8% было в 2011 году. Низкое содержание сухих веществ в клубнях картофеля (среднем по фонам —14,8%.) было в 2013году. Применение удобрений в 2012 и 2013 годах снижало накопление сухих веществ в клубнях картофеля.

Таблица 4 — Влияние агроприемов на качество клубней картофеля в среднем за 2011-2013 гг.

Вариант Фон Содержание нитратов, мг/кг сырой массы Сухие вещества Содержание крахмала Товарность клубней

%

Обработка семян

Контроль (обр. водой) Без удобрений 129 17,9 13,5 79,4

Пудрет 142 17,8 12,5 83,1

1МРК 164 17,7 11,3 86,5

КМ Без удобрений 125 17,7 13,2 81,7

Пудрет 138 17,6 12,6 85,3

№К 161 17,7 11,3 87,9

КМ+Гуми-М Без удобрений 106 18,2 13,6 81,2

Пудрет 115 18,1 12,7 85,1

№>К 127 17,8 11,6 88,1

КМ+Гумифилд Без удобрений 105 18,1 13,4 82,4

Пудрет 115 18,1 12,8 85,9

№К 134 17,9 11,5 88,6

Обработка семян и посевов

- КМ+Титус Без удобрений 129 17,7 13,0 82,1

Пудрет 141 17,8 12,1 85,9

№К 151 17,9 11,0 87,8

КМ + Титус + Гуми-М Без удобрений 113 17,9 13,3 83,2

Пудрет 123 18,1 12,5 86,1

КРК 130 18,2 11,2 88,5

КМ + Титус + Гумифилд Без удобрений 117 18,1 13,5 83,9

Пудрет 117 18,2 12,3 86,6

127 18,4 11,3 88,5

Двойная обработка гуминовыми препаратами (семян и посева)

КМ+Гуми-М + Титус + Гуми-М Без удобрений 106 18,0 13,5 84,1

Пудрет 113 18,2 12,8 87,2

ИРК 121 18,3 11,5 89,2

КМ+Гумифилд + Титус + Гумифилд Без удобрений 106 18,1 13,7 84,6

Пудрет 115 18,3 12,7 87,7

№К 117 18,3 11,6 89,3

Снижение показателей качества - крахмала и сухих веществ - на фоне высоких доз удобрений, возможно связано с «ростовым разбавлением» за счет создания большой массы ботвы в эти годы.

Гуминовые препараты и средства защиты растений не влияли на содержание сухих веществ.

Важным показателем экологически безопасного использования картофеля является содержание нитратов в продукции.

Количество нитратов в клубнях изменялось в зависимости от погодных условий. Наибольшее накопление их 171-197мг/кг сырой массы отмечено в 2011 году, меньшее - 83,8-104,0 мг/кг - в 2013году. Удобрения увеличивали количество нитратов по сравнению с естественным фоном в среднем за три года на 18,6%, в том числе органоминеральное удобрение на 10,0%, минеральное - на 27,1%о. Гуминовые препараты снижали количество нитратов на 20% при подготовке семян к посадке, - на 22,1% при использовании дважды за вегетацию.

Применение удобрений незначительно увеличивало содержание свинца (1,8-2,1%), кадмия (1,1-1,6%), цинка (2,3-2,6%) в клубнях картофеля в среднем за 2011-2012 годы. Наибольшее увеличение вызывали минеральные удобрения. Гуминовые препараты снижали накопление тяжелых металлов при использовании их дважды за вегетацию.

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ АГРОТЕХНИЧЕСКИХ ПРИЕМОВ

Интегральным показателем эффективности применения удобрений, гуми-новых веществ и других средств химизации является величина условного чистого дохода. Установлено, что при использовании органоминерального удобрения - Пудрет ДМ 03. она составила от 1620 до 37082 руб. с 1 га. Наибольший чистый доход получен при комплексном использовании удобрений, гуминовых препаратов со средствами защиты растений. Он колебался от 2820 руб. до 37099 руб. с 1 га. Минимальная рентабельность (5 %) получена при использовании смеси пестицидов Круйзер + Максим на фоне органоминерального удобрения, максимальная (95 %) - при внесении гуминовых препаратов дважды за вегетацию на фоне полного минерального удобрения.

ВЫВОДЫ

Трехлетние исследования по изучению закономерностей действия удобрений и гуминовых препаратов на рост и развитие картофеля, продуктивность и качество клубней при интенсивном использовании средств защиты растений на аллювиальной дерновой почве при орошении, позволяют сделать следующие выводы:

1. Гуминовые препараты Гуми -Ми Гумифилд, используемые при обработке клубней перед посадкой и опрыскивании всходов, нивелировали негативное действие смеси инсектицидов Круйзер и Престиж с фунгицидом Максим и гербицидом Титус на ростовые процессы картофеля. Они увеличивали в

период прорастания клубней количество пробудившихся почек, рост корней, их массу, адсорбирующую поверхность корневой системы; в период «всходы -цветение» - биомассу растения, длину стебля, площадь листовой поверхности.

2. Применение гуминовых препаратов в смеси с протравителями и гербицидом ослабляло химический стресс от пестицидов, повышало роль антиокси-дантной системы защиты растений, что выражалось в увеличении активности ферментов каталазы и пероксидазы, количества аскорбиновой кислоты и устойчивости хлорофилла.

3. Гуминовые препараты активизировали фотосинтетическую деятельность растений картофеля, увеличивали общую надземную массу, площадь листовой поверхности, фотосинтетический потенциал. Действие препаратов усиливалось на удобренных фонах.

4. Органоминеральное удобрение - пудрет ДМ. 03, внесенное в дозе 1,5 т/га, по своему действию на продукционный процесс картофеля незначительно отличалось от минерального удобрения, внесенного в эквивалентных дозах питательных веществ.

5. Под действием как органоминерального, так и минерального удобрения улучшались фотосинтетические показатели. Доля удобрений в формировании листовой поверхности составляла 36,3%, фотосинтетического потенциала -41,1%, в общем урожае клубней - 25,5%.

6. Продуктивность агроценоза картофеля зависела от содержания подвижных форм элементов питания в пахотном слое почвы. Содержание минерального азота изменялось по годам исследований в течение вегетации и под влиянием удобрений. Повышение содержания N-N03 на 1 мг/кг почвы в интервале с 2 до 7 мг/кг обеспечивало рост урожайности клубней на 2 т с 1 га, а в интервале 12-14мг/кг почвы - ингибировало урожайность. Оптимальный уровень содержания обменно-поглощенного аммония для получения максимальной урожайности 45-50 т с 1 га картофеля сорта Удача при орошении на аллювиальной дерновой почве в 2011-2013 гг. составлял 10-11мг/кг почвы. Содержание доступного фосфора и обменного калия мало изменялось в период вегетации

7. Урожайность картофеля при орошении зависела от погодных условий в отдельные периоды вегетации. Доля их участия в создании урожая составляла 45,8%. Установлена сильная зависимость урожая от суммы активных температур выше 10°С. Коэффициенты корреляции составляли: в период «посадка-всходы» - 0,680, «всходы-бутонизация» - 0,642, «бутонизация-цветение» -0,533.

8. Удобрения увеличивали урожайность клубней при комплексном использовании с гуминовыми препаратами и средствами защиты растений при орошении на 20,5%, в том числе органоминеральное удобрение - пудрет ДМ.ОЗ на 18,4%, минеральное удобрение, внесенное в эквивалентных количествах питательных с пудретом, на 22,5%.

9. Гуминовые препараты, используемые при подготовке семян к посеву, повышали продуктивность картофеля по сравнению с пестицидами: на 1,8-2,48 т с га, в смеси с гербицидом Тутус - 1,16-1,84; при внесении дважды (обработка

семян и посева) — на 2,48-3,11т с га. Больший эффект получен от использования препарата Гумифилд.

10. Комплексное применение удобрений гуминовых препаратов и средств защиты растений улучшали показатели качества картофеля - товарность, количество сухого вещества. Гуминовые препараты снижали количество нитратов и тяжелых металлов цинка, свинца и кадмия в клубнях картофеля.

11. Применяемые агроприемы позволили получить следующий экономический эффект: условный чистый доход на вариантах без удобрений составил от 1026 до 23210 руб. с 1 га, на вариантах с пудретом — от 1620 до 37082 и NPK -от 2820 до 37099 руб. с 1 га. Максимальный чистый доход получен 37099 руб. . с 1га на фоне NPK при двойном использовании гуминовых препаратов.

Предложения производству

1.При интенсивной технологии возделывания картофеля на пойменных почвах при орошении на планируемую урожайность 40 и более тонн с 1 гектара наряду с минеральными удобрениями следует использовать местное орга-номинеральное удобрений - пудрет ДМ.ОЗ, содержащее в своем составе не только минеральные, но и органические вещества, обладающее пролонгированным действием.

2. Для уменьшения химического стресса растений картофеля при интенсивном применении средств защиты растений использовать гуминовый препарат отечественного производства - Гуми-М, незначительно уступающий по эффективности зарубежному препарату Гумифилд. Эффективно применение гуматов калия в смеси с инсектицидами Круйзер, Престиж и фунгицидом Максим при подготовке семян к посеву, так и в смеси с гербицидом при обработке посадок картофеля.

3. Применение установленных оптимальных параметров содержания доступных форм элементов питания, в пахотном слое аллювиальной дерновой почвы позволит более точно рассчитывать дозы удобрений на планируемый урожай картофеля в условиях орошения.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Бочаров, С.С. Влияние сухого птичьего помета и минеральных удобрений на гумусовое состояние аллювиально-дерновой почвы в условиях Лесостепи Поволжья // Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции: «Вклад молодых ученых в инновационное развитие АПК России». - Пенза: РИО ПГСХА, 2012. - 39-40 с.

2. Бочаров, С.С. Влияние удобрений на урожайность и качество клубней картофеля сорта Удача // Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции: «Инновационные идеи молодых исследователей для АПК России». - Пенза: РИО ПГСХА, 2012. - 22-24 с.

3. Фомин, H.A., Бочаров С.С. Формирование урожайности картофеля в условиях Лесостепи Среднего Поволжья // Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции: «Сельское хозяйство, проблемы, перспективы». - М.: Рос. гос. аграр. заоч. ун-т., 2012. - 81-83 с.

4. Бочаров, С.С. Влияние препаратов на основе гуминовых кислот на формирование урожайности картофеля на аллювиально-дерновой почве // Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции: «Инновационные идеи молодых исследователей для АПК России». - Пенза: РИО ПГСХА, 2013. — 139-140 с.

5. Бочаров, С.С., Влияние гуминовых препаратов на адаптацию картофеля к пестицидной нагрузке / С.С. Бочаров, H.A. Фомин // Нива Поволжья. - №4 (29). -С. 2-8.

Подписано в печать 22.11.13. Объем 1,41 усл.п.л. Тираж 100 экз. __Заказ №950

Отпечатано с готового оригинал-макет в мини-типографии. Свидетельство № 5551 440600, г. Пенза, ул. Московская, 74

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Бочаров, Сергей Сергеевич, Пенза

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия»

04201

На правах рукописи

^гС

БОЧАРОВ СЕРГЕЙ СЕРГЕЕВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРИЕМОВ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ КАРТОФЕЛЯ ПРИ ОРОШЕНИИ В УСЛОВИЯХ ЛЕСОСТЕПИ

СРЕДНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

06.01.01 - Общее земледелие, растениеводство

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры «Почвоведение и агрохимия» ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА» Фомин Николай Александрович

Пенза 2013

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 9

1.1 Условия питания картофеля и применение удобрений 9

1.1.1 Потребление элементов питания картофелем в период вегетации 9

1.1.2 Влияние удобрений на урожайность и качество клубней картофеля 12

1.2 Роль гуминовых веществ в плодородии почв и жизни растений 20

1.2.1 Гуминовые вещества, их состав и свойства 20

1.2.2 Использование гуминовых удобрений и препаратов 24 ГЛАВА 2. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ 30

2.1 Климат 30

2.2 Почва 34

2.3 Схемы опытов и методика исследований 37 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

ГЛАВА 3. РОСТ И РАЗВИТИЕ КАРТОФЕЛЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ

ПРИМЕНЕНИЯ ГУМИНОВЫХ ПРЕПАРАТОВ И СРЕДСТВ

ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ НА НАЧАЛЬНЫХ ЭТАПАХ ОНТОГЕНЕЗА 43

3.1 Влияние гуминовых препаратов и пестицидов на ростовые

процессы картофеля при прорастании клубней 44

3.2 Влияние гуминовых препаратов на ростовые процессы картофеля

в период «всходы - цветение» 49

3.3 Действие гуминовых препаратов на активность фермент при адаптации растений картофеля к химическому стрессу 52 ГЛАВА 4. ОСОБЕННОСТИ ПРОДУКЦИОННГО ПРОЦЕССА АГРОЦЕНОЗА КАРТОФЕЛЯ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ УДОБРЕНИЙ, ГУМИНОВЫХ ПРЕПАРАТОВ И СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ

ПРИ ОРОШЕНИИ 57

4.1 Накопление надземной массы 58

4.2 Фотосинтетическая деятельность агроценоза картофеля 63 ГЛАВА 5. ФОРМИРОВАНИЕ УРОЖАЙНОСТИ И КАЧЕСТВА КЛУБНЕЙ КАРТОФЕЛЯ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ УДОБРЕНИЙ,

СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ И ГУМИНОВЫХ ПРЕПАРАТОВ 71

5.1 Пищевой режим почв и его связь с урожайностью картофеля 71

5.1.1 Азотный режим 71

5.1.2 Фосфатный режим почвы 80

5.1.3 Калийный режим 82

5.2 Формирование структуры урожая 84

5.3 Урожайность картофеля 90 ГЛАВА 6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ АГРОТЕХНИЧЕСКИХ ПРИЕМОВ ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ КАРТОФЕЛЯ 109 ВЫВОДЫ 112 ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ 114 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 115 ПРИЛОЖЕНИЯ

Актуальность темы. Современные технологии производства картофеля направлены на решение важнейшей задачи - обеспечение населения страны продовольствием, а промышленность — сырьем. Решение этой задачи невозможно без повышения урожайности. В 2010-2011 гг. сельские товаропроизводители с одного гектара посева собрали в среднем по стране 10,0-14,8 т клубней (Росстат, 2012), в то время как в странах ЕС - 27-41т, возрос импорт с 0,9 % в 2007 году до 3% в 2010 году от потребности в продовольственном картофеле (по оценкам Intesco Research Group, 2012).

Особая роль в повышении продуктивности картофеля принадлежит удобрениям, применение которых, нередко, ограничено финансовыми возможностями производителей картофеля (Смирнов A.A., 2002; Лысенко Ю.Н.,2006; Федотова Л. С., 2009; Коршунов A.B. и др., 2010). В этих условиях внимание должно быть обращено на использование местных органических удобрений, в том числе птичьего помета и удобрений на его основе.

Развитие птицеводства в последние годы приводит к скоплению большого количества органических отходов (Лысенко В.П., 2002). Крупные птицеводческие хозяйства не имеют площадей для внесения помета, и накопление его часто становится источником загрязнения окружающей среды. В связи с этим возникает потребность утилизации отходов птицеводства, в том числе и с применением сушки, что, в свою очередь, обусловливает необходимость изучения использования сухого помета и удобрений на его основе в конкретных почвенно-климатических условиях.

Вместе с тем, постоянный рост продуктивности ведёт к увеличению химической нагрузки на агроценоз. Удобрения и средства защиты часто угнетающе действуют на культурное растение (Зуза B.C., 2006; Злотников

А.К. и др., 2009). В связи с этим требуется разработка агротехнических, мало затратных приемов, повышающих продуктивность и качество картофеля, а также снижающих химическую нагрузку на растения и окружающую среду, особенно при орошении. Эти вопросы в условиях лесостепи Среднего Поволжья для аллювиальных дерновых почв остаются мало изученными.

Цель и задачи исследования.

Цель работы - обосновать особенности формирования урожайности и качества продукции на аллювиальной дерновой почве при орошении, возможность применения гуминовых препаратов и органоминерального удобрения на основе птичьего помета для снижения химической нагрузки на агроценоз при интенсивной технологии возделывания картофеля в условиях лесостепного Среднего Поволжья.

В задачи исследования входило:

- определить изменения ростовых и биохимических процессов в растениях картофеля под влиянием гуминовых препаратов и пестицидов;

- выяснить особенности ростовых и фотосинтетических процессов, происходящих в агроценозе картофеля под влиянием удобрений и гуминовых препаратов при интенсивном использовании средств защиты растений;

- изучить формирование урожайности и качества картофеля в зависимости от содержания подвижных форм элементов минерального питания в почве, удобрений, гуминовых веществ и средств защиты растений;

- определить экономическую эффективность применения удобрений и гуминовых препаратов в интенсивной технологии выращивания картофеля.

Научная новизна заключается в том, что изучено действие гуминовых препаратов, органоминерального удобрения (на основе куриного помета), полного минерального удобрения на урожайность и качество кар-

тофеля при интенсивной технологии возделывания в условиях лесостепного Среднего Поволжья на аллювиальной дерновой почве при орошении. Выявлено, что ксенобиотики, применяемые в современных технологиях, вызывают стресс у картофеля, что отражается на формировании урожая, особенно на начальном этапе онтогенеза. Использование препаратов на основе гуминовых кислот способствует повышению адаптации картофеля, нивелируя действие химических средств защиты растений. Наиболее эффективными способами являются применение Гуми-М и Гумифилда в смеси с пестицидами при подготовке клубней к посадке и дважды за вегетацию — при протравливании семян и обработке посадок картофеля.

Органоминеральное удобрение по действию незначительно уступает минеральным удобрениям, внесенным в эквивалентных дозах питательных веществ. На высоком фоне удобрений и использовании гуминовых препаратов в сочетании с регулируемой влажностью почвы путем орошения на аллювиальной дерновой почве возможно получение 45-50т с 1 га картофеля с хорошим качеством клубней.

Комплексное использование удобрений и гуминовых препаратов экономически выгодно при интенсивном применении средств защиты растений.

Основные положения, выносимые на защиту:

- современные интенсивные технологии в картофелеводстве требуют использования химических средств защиты растений, которые наряду с положительным действием вызывают стресс у растений. Снижение негативного действия ксенобиотиков на растения картофеля возможно при использовании ростостимулирующих, антистрессовых препаратов на основе гуминовых кислот;

- закономерности формирования продукционного процесса агроце-ноза картофеля в зависимости от удобрений, гуминовых препаратов и средств защиты растений;

- роль пищевого режима аллювиальной дерновой почвы, удобрений, гуминовых препаратов и средств защиты растений на формирование урожайности и качества клубней в условиях орошения;

- обоснование экономической эффективности разных агротехнических приемов возделывания картофеля.

Практическая значимость результатов исследований. Установлено, что препараты Гуми-М и Гумифилд обладают полифункциональной физиологической активностью, повышают продуктивность, снижая стрессовые явления от действия химических средств защиты растений, способствуют формированию экологически чистого картофеля. Экспериментально определено, что наиболее эффективным способом применения гуминовых препаратов является использование их в смеси «инсектицид + фунгицид» при подготовке клубней к посадке и дважды за вегетацию при протравливании семян и обработке посадок в смеси с гербицидом.

По агрономической эффективности органоминеральное удобрение — пудрет ДМ. 03 незначительно уступает минеральным удобрениям, внесенным в эквивалентных дозах по содержанию питательных веществ.

Предложенные агротехнические приёмы в интенсивной технологии выращивания картофеля с минимальным фитотоксическим действием позволяют обеспечивать формирование урожайности картофеля сорта Удача на уровне 40-50 т с 1 га при орошении, с накоплением нитратов, тяжелых металлов в клубнях ниже ПДК и имеющих высокую рентабельность на уровне 40 - 95%.

Производственная проверка результатов исследований проведена в ООО «Пензовощпром» Лопатинского района Пензенской области.

Полученные результаты исследований могут быть использованы в учебном процессе средних и высших сельскохозяйственных учебных заведениях при чтении лекций по агрохимии, экологии, защите растений.

Апробация результатов исследования. Результаты исследований ежегодно рассматривались и обсуждались на заседаниях кафедры почвоведения и агрохимии, конференциях профессорско-преподавательского состава ПГСХА в 2011-2013 гг., а также на Всероссийских научно-практических конференциях (г. Москва, 2012г., г. Ижевск, 2013г).

Публикации результатов исследований. По материалам исследований опубликовано 5 печатных работ, из них одна в научном журнале, входящем в перечень ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 130 страницах компьютерного текста, включает 25 таблиц, 12 рисунков, 11 приложений. Работа состоит из введения, обзора литературы, условий и методики исследований, результатов, выводов, рекомендаций производству, приложений. Список использованной литературы содержит 169 наименований, из них 16 зарубежных авторов.

Автор выражает признательность научному руководителю Фомину Н. А., технологу «Пензовощпром» Короткову A.B. и главному агроному Агееву С.И. за консультации и помощь в проведении исследований.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Условия питания картофеля и применение удобрений

1.1.1 Потребление элементов питания картофелем в период вегетации

Картофель (8о1апитШЪегозит Ь.) имеет относительно слаборазвитую корневую систему. Основная масса корней находится в верхнем слое почвы, поэтому картофель относится к культурам очень требовательным к питательным веществам. Наибольшую потребность он испытывает в азоте и зольных элементах. Соотношение поглощения азота, фосфора и калия клубнями составляет 1:0,4:1,7 (Шпаар Д., 2010). В зависимости от сорта, свойств почвы, климата, агротехники содержание элементов питания в урожае клубней подвержено значительным колебаниям. Всякие отклонения метеорологических условий от оптимальных приводят к снижению потребления питательных веществ, ослаблению фотосинтеза и способности к формированию репродуктивных органов.

Азот. Питательные вещества усваиваются картофелем в течение всего вегетационного периода (Гулякин И.В., 1977). Наибольшее количество азота и зольных элементов потребляет эта культура в фазы бутонизация и цветение. До цветения поглощается 75% требуемого для создания урожая азота, 66 - фосфора и калия, до 50% магния. В это время происходит наиболее интенсивный рост ботвы. В период её формирования особенно интенсивно усваивается азот и калий. По данным НИИКХ в центральных районах Нечерноземной зоны поступление питательных веществ в картофель происходит почти параллельно накоплению органического вещества (Писарев Б. А., 1990). Только в июле процент органического вещества в картофеле выше, чем элементов питания от максимального их количества. Поэтому содержание азота, фосфора и калия в расчете на единицу органической массы в течение вегетационного периода подвержено не-

значительным колебаниям. В средней полосе России больше всего макроэлементов потребляют поздние сорта картофеля в июле. За этот месяц растение усваивает почти 40% азота, более 50 % Р2О5 и 60 % К2О от максимального их содержания в урожае (Власюк П.А.,1979). В период клубне-образования поступающие в растение питательные вещества расходуются в основном на рост клубней. В этот период используются в значительной мере элементы питания, накопленные в ботве. Выращивание мощной наземной массы имеет большое значение для получения высокого урожая клубней.

В опытах, проведенных в Пензенском НИИСХ, установлено, между площадью листовой поверхности и урожайностью клубней обнаружена прямая зависимость (г=0,99+-0,03) на 0,01% уровне. Характер этой зависимости описывался уравнением: у= -7,7+1,06х, где у - урожайность клубней, х - площадь листовой поверхности (Смирнов A.A., 2002).

Для получения большой массы ботвы необходимо повышенное азотное питание. Однако избыточное снабжение азотом, особенно одностороннее, может задержать образование клубней. По данным кафедры агрохимии ТСХА при снижении азотного питания после цветения масса клубней одного растения увеличивается с 295 до 496 г (Ягодин Б.А., 2002).

При внесении оптимальной дозы азота до посадки, в период роста ботвы азот усиленно потребляется растением, и содержание его в почве к периоду формирования клубней снижается, что ведет к повышению урожайности и качества картофеля.

Фосфор необходим картофелю для создания урожая. Он положительно влияет на вкус, сроки созревания, плотность кожуры клубня. Фосфор обеспечивает лучшее использование азота, меди, бора, молибдена, железа и, наоборот резко сокращает поступление цинка и марганца.

Физиологическими исследованиями установлено - фосфор повышает водоудерживающую способность тканей и синтез нуклеиновых кислот и тем самым помогает растению легче переносить засуху. Доказана прямая зависимость между содержанием фосфора в растениях и количеством коллоидно-связанной воды и степенью гидратации коллоидов (Сдобникова О.В., 1985).

Азот ослабляет засухоустойчивость растений, повышает концентрацию и осмотическое давление почвенного раствора и вызывает токсичность.

В.Д. Панников, В.Г. Минеев (1977) объясняют это тем, что в условиях воздушной засухи корневая система не может восстановить потери влаги, расходуемой растением на испарение, что приводит к потере не только свободной, но и коллоидно-связанной воды.

По данным ЦИНАО (Державин Л. М.,1982) при увеличении содержания в пахотном слое подвижного фосфора (по Кирсанову) с 3,5 до 7,0 мг/100г почвы урожайность картофеля на дерново-подзолистой среднесу-глинистой почве повышается на11ц с 1 га.

Калий. Калийное питание имеет большое значение для картофеля в течение всего вегетационного периода. Он необходим растению для регулирования образования, накопления и преобразования углеводов. Калий влияет на осмотическое давление клеток и водный режим картофеля. Хорошо обеспеченные калием растения картофеля требуют меньше влаги на образование органической массы и лучше переносят засуху, что важно для лесостепного Поволжья. Многочисленные опыты показывают, что для получения высокого урожая картофеля содержание КгО в почве не должно быть ниже повышенного уровня (по Кирсанову 100мг/кг почвы).

Кроме того картофель должен быть обеспечен и микроэлементами (Головков и др., 2011).

1.1.2 Влияние удобрений на урожайность и качество клубней картофеля

Картофель не очень требователен к почвенным условиям, но лучше всего растет и дает высокие урожаи клубней хорошего качества на достаточно аэрированной почве. Суточная потребность растения в кислороде составляет примерно 1 мг на 1 г сухого вещества, а в почвенной смеси на долю кислорода приходится не менее 15-20% от всего объема почвы (Смирнов, A.A., 2002). Такие условия созданы не во всех почвах. Добиться рыхлости почв можно за счет обработок и внесения органических удобрений в севооборотах с картофелем.

Действие органических удобрений. Из всех видов органических удобрений лучшим является навоз. Картофель хорошо отзывается на его внесение, особенно позднеспелые сорта, что объясняется особенностями развития культуры. С ростом картофеля постепенно повышается потребность в азоте и зольных элементах, которые переходят в минеральные формы при минерализации органических соединений навоза. Наибольшие прибавки урожая картофеля навоз дает в Нечерноземной зоне. Оплата 1 т навоза урожаем клубней составляет 200-230 кг.

На черноземах лесостепи эффективность навоза ниже. По данным бывшей опытной станции ВИУА имени Д.Н. Прянишникова на солонцеват