Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние азотных удобрений, регуляторов роста и приемов обработки почвы на урожайность и качество клубней картофеля

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Влияние азотных удобрений, регуляторов роста и приемов обработки почвы на урожайность и качество клубней картофеля"

На правах рукописи

Черных Антонина Сергеевна

ВЛИЯНИЕ АЗОТНЫХ УДОБРЕНИЙ, РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА И ПРИЕМОВ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ НА УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО КЛУБНЕЙ КАРТОФЕЛЯ

Специальность 06.01.01 - общее земледелие, растениеводство

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

3 1 ОКГ 2013 005536476

Москва-2013

005536476

Работа выполнена на кафедре растениеводства и луговых экосистем ФГБОУ ВПО «Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева»

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Шитикова Александра Васильевна

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент

Коршунов Александр Васильевич

член-корреспондент РАСХН, доктор с.-х. наук, профессор,

Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт картофельного хозяйства имени А.Г. Лорха, главный научный сотрудник отдела агрохимии и биохимии Баженова Светлана Сергеевна кандидат сельскохозяйственных наук, доцент

ФГБОУ ВПО «Российский государственный аграрный университет -МСХА имени К.А. Тимирязева», доцент кафедры селекции и семеноводства полевых культур

ГНУ Московский научно-исследовательский институт сельского хозяйства «Немчиновка»

Защита диссертации состоится 19 ноября 2013 г. в 1430 час. на заседании диссертационного совета Д 220.043.05 при ФГБОУ ВПО «РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева» по адресу: 127550, г. Москва, ул. Прянишникова, д.15, тел./факс: 8 (499) 976-24-92.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ имени Н.И. Железнова ФГБОУ ВПО «РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева»

Автореферат разослан « 18» октября 2013 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Лазарев Н.Н.

1. Общая характеристика работы Актуальность темы. Картофель является одной из важнейших продовольственных культур. Россия является основным производителем картофеля в мире, занимая второе место по площади, третье - по валовому сбору и одно из последних мест - по урожайности (ФАО, 2012). Основными причинами этого являются несбалансированное минеральное питание и болезни картофеля.

В настоящее время остро стоит проблема более полной реализации биологического потенциала картофеля путем внедрения элементов биологизации его возделывания, базирующейся на максимальном использовании адаптивного и продуктивного потенциала возделываемых сортов, рационального применения удобрений, регуляторов роста, средств защиты растений от вредителей и болезней.

Важное значение для повышения его продуктивности и качества имеет изучение реакции картофеля на уровень питания, отзывчивость на регуляторы роста с учетом их адаптивности, пластичности, стабильности. Выявление наиболее эффективных из них и определение оптимальных условий их использования является важной задачей в растениеводстве (H.H. Малеванная, 2007; А.Н. Постников, 2006).

Цель и задачи исследований. Цель - обосновать дозы внесения различных форм азотных удобрений на почвах с различными по интенсивности и характеру воздействия приемами основной обработки, оценить эффективность применения регуляторов роста на формирование высоких урожаев картофеля и качественные характеристики продукции применительно к дерново - подзолистым почвам.

Для достижения поставленной цели решали следующие задачи:

• выявить влияние систем основной обработки почвы, форм и доз азотных удобрений и применения регуляторов роста на формирование фотосинтетического аппарата, морфобиологические показатели картофеля и ход продукционного процесса;

• научно обосновать оптимальные дозы различных форм азотных удобрений, применяемых в качестве корневых подкормок, обеспечивающих максимальную продуктивность при разработке технологии возделывания картофеля;

• оценить эффективность применения некорневых подкормок растений картофеля азотными удобрениями различных форм и определить их оптимальные концентрации для применения по вегетирующим растениям;

• изучить особенности формирования урожая, основных компонентов его структуры и показателей качества клубней в зависимости от агротехнических приемов возделывания картофеля;

• дать оценку экономической эффективности изучаемых приемов возделывания картофеля.

Научная новизна. Впервые в условиях Центрального района Нечерноземной зоны России в многофакторных полевых опытах на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве проведены исследования, направленные на изучение влияния различных форм и доз азотных удобрений и регуляторов роста на рост, развитие, параметры фотосинтетической деятельности, товарную и семенную продуктивность посадок и качество клубней.

В результате исследований выявлена роль азотных удобрений и регуляторов роста, внесенных по вегетирующим растениям в формировании наиболее продуктивных посадок картофеля.

Практическая значимость. На основании проведенных исследований выбраны экологически безопасные формы и определены оптимальные дозы азотных удобрений, а также установлены наиболее эффективные регуляторы роста для обработки растений картофеля во время вегетации, позволяющие улучшить рост, развитие, параметры фотосинтетической деятельности, товарную и семенную продуктивность посадок и качество клубней. Это позволило получить урожайность клубней от применения подкормок мочевиной в дозе N30 порядка 30 т/га (на 14,5 % выше контроля), от применения регулятора роста Эпин-экстра - 27 т/га (на 15,9 % выше контроля), от применения для некорневой подкормки 1% раствора аммиачной селитры - 28 та (на 22% выше контроля).

Разработаны практические рекомендации по эффективному применению корневых и некорневых подкормок азотными удобрениями и обработок регуляторами роста вегетирующих растений картофеля.

Реализация результатов исследований. Результаты научных исследований внедрены и прошли производственную проверку в ООО «Искра» Плавского района Тульской области на площади 40 га с суммарным экономическим эффектом 114,98 тыс. руб.

Апробация работы. Результаты исследований доложены на Всероссийской научной конференции «Биостимуляторы в медицине и сельском хозяйстве», г. Уфа, БашГУ, 2011 г.; Международной научно -практической конференции «Агроэкологические аспекты устойчивого развития АПК на территориях загрязненных радионуклидами», г. Брянск, Брянская ГСХА, 2011 г.; Международной научной конференции молодых ученых и специалистов, г. Москва, РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева, 2011, 2012 гг.; Международной научной заочной конференции «Естественнонаучные вопросы технических и сельскохозяйственных исследований», г. Москва, 2012 г.; Международной научно - практической конференции «Решение проблем развития предприятий: роль научных исследований», г. Краснодар, 2012 г.; X Международной научно -практической конференции «Наука в современном мире», г. Таганрог, Центр научной мысли, 2012 г.; XI Международной заочной научно - практической конференции «Инновации в науке», г. Новосибирск, Сибирская ассоциация консультантов, 2012 г.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 13 печатных работ, в том числе 3 в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 165 страницах, содержит 40 таблиц, 2 рисунка, состоит из введения, 5 глав, выводов, предложений производству, библиографического списка использованной литературы, который включает 218 источников, в том числе 29 зарубежной литературы, 5 приложений.

Основные положения, выносимые на защиту:

• закономерности формирования фотосинтетического аппарата, морфобиологических показателей растений картофеля при разных дозах азотных корневых и некорневых подкормок и нормах регуляторов роста в различных по тепло- и влагообеспеченности условиях;

• параметры формирования урожая и его структурных компонентов при разных уровнях природного и антропогенного воздействия на биоценозы;

• влияние систем основной обработки почвы, форм удобрений и применения регуляторов роста на формирование фотосинтетического аппарата, морфобиологические показатели картофеля;

• научно-обоснованы экологически безопасные формы и оптимальные дозы азотных удобрений, применяемых в качестве подкормок и обеспечивающих максимальную реализацию продуктивности среднераннего сорта картофеля;

• показатели экономической эффективности применения азотных удобрений и регуляторов роста при разных по интенсивности технологиях возделывания картофеля;

Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю за методическую помощь и поддержку при работе над диссертацией, а также всем сотрудникам кафедры растениеводства и луговых экосистем и коллективу Полевой опытной станции за содействие в проведении исследований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 2. Условия и методика проведения исследований

Комплексные исследования по изучению влияния регуляторов роста и подкормок азотными удобрениями на фоне разных систем обработки на продуктивность картофеля проводили в многофакторных полевых опытах в 2011-2013 гг. на Полевой опытной станции в Центре точного земледелия РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева. Почва - хорошо окультуренная дерново - подзолистая среднесуглинистая со следующими агрохимическими показателями: содержание гумуса - 2,61-2,70 %; подвижного Р2О5 - 145,0180,5 мг/кг; обменного К20 - 86,0-120,0 мг/кг; рНы - 4,8-5,0.

Объект исследований - среднеранний сорт картофеля Невский (ЗАО «Всеволжская селекционная станция»), Повторность каждого опыта четырехкратная, расположение вариантов - рендомизированное. Площадь опытной делянки 25 м2. Для посадки использовался элитный семенной

материал. Предшественник - озимая пшеница с пожнивным посевом горчицы на сидерат.

Метеорологические условия за годы исследований были следующими: за вегетационный период 2011 года осадков выпало 233 мм (81,5% от нормы), средняя температура воздуха за вегетационный период составила 19,1 °С при норме 15,6 °С. В 2012 году средняя температура воздуха за вегетацию была 17,9 °С, осадков выпало 294 мм (102,8 % от нормы). В 2013 году осадков выпало на 23,4 % больше нормы, температура воздуха была выше нормы на 3,1 °С.

Агротехника возделывания картофеля включала: предпосадочную обработку почвы - фрезерование на глубину 10-12 см (John Deere 6920 + Amazone КЕ 303); посадку в оптимальные сроки, при достижении физической спелости почвы (П декада мая); схема посадки 75x23 см (John Deere 6920 + Grimme GL 34T); гребнеобразование через 3 недели после посадки (John Deere 6920 + Grimme GF 75-4). Защита растений включала: протравливание клубней во время посадки (инсектицид Актара (0,6 кг/га) + фунгицид Максим (1,6 л/га)); гербициды Зенкор техно (1 л/га) и Зенкор (1 кг/га); фунгициды Танос (0,6 кг/га), Ридомил Голд МЦ (2,5 кг/га), Ревус (0,6 л/га), Инфинито (1,5 л/га), Ширлан (0,4 л/га); инсектицид Актара (0,125 кг/га). Десикация проводилась за 2 недели до уборки Реглоном супер (2,2 л/га). Уборка учетных делянок проводилась вручную.

Решение поставленных задач осуществлялось постановкой и проведением многовариантных полевых опытов. За годы исследований выполнены следующие опыты:

Опыт 1. Влияние систем основной обработки почвы, форм и доз азотных удобрений на продуктивность картофеля и качество клубней.

Фактор А - прием обработки почвы: Ai - отвальная обработка почвы (вспашка на глубину 20-22 см оборотным плугом Eur Opal); А2 -минимальная обработка почвы (дискование на 12-14 см навесным дисковым культиватором Pegasus).

Фактор Б - форма азотных удобрений: Б] - без удобрений (контроль); Б2 - мочевина; Б3 - аммиачная селитра; Б4 - кальциевая селитра; Б5 - сульфат аммония.

Фактор С - доза удобрений: Ci - 30 кг/га N; С2 - 60 кг/га N; С3 - 90 кг/га

N.

Подкормку азотными удобрениями проводили в фазу полных всходов.

Опыт 2. Определение оптимальной концентрации растворов азотных удобрений для некорневой подкормки картофеля.

Фактор А - форма азотных удобрений: A¡ - без удобрений (контроль); А2 - мочевина; Аз - аммиачная селитра; A4 - кальциевая селитра; А5 -сульфат аммония.

Фактор Б - концентрация рабочего раствора : Bi - 1% раствор; Б2 - 2 % раствор; Б3 - 3 % раствор; Б4 - 4 % раствор.

Некорневую подкормку проводили однократно в фазу бутонизации. Расход рабочей жидкости - 300 л/га.

Опыт 3. Влияние физиологически активных соединений на продуктивность картофеля.

Фактор А - регуляторы роста: Ai - обработка водой (контроль); Аг -Эпин - экстра (60 мл/га); А3 - Циркон (30 мл/га); A4 - ОберегЪ (60 мл/га); А5

- HB 101 (30 мл/га); A¿ - Иммуноцитофит (75 г/га); А7 - Альбит (60 г/га); А8

- Рибав - экстра (30 мл/га); А9 - Феровит (225 мл/га); Д10 - Энергия (15 г/га);Ац- Крезацин (40 мл/га).

Обработку проводили однократно в фазу бутонизации, с использованием норм препаратов, рекомендованных оригинаторами. Расход рабочей жидкости - 300 л/га.

Методы исследований. Для решения поставленных задач нами использовались общепринятые методы полевых и лабораторных исследований по культуре картофеля (НИИКХ, 1967) и статистической обработки данных (Б.А. Доспехов, 1979).

Программа исследований включала: определение содержания гумуса -ГОСТ 26213-91; величины pH солевой вытяжки почвы - по ГОСТ 26483-85; подвижного фосфора - по ГОСТ 26207-91; обменного калия - по ГОСТ 26207-91; гидролитической кислотности - по ГОСТ 26212-94. Фенологические наблюдения проводили согласно методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур (1985); определение уровня азотного питания растений картофеля по содержанию хлорофилла в листьях непосредственно в поле, с помощью портативного прибора N-tester YARA; индекса NDVI - с помощью сенсорного датчика GreenSeeker RT 200, работающего в режиме реального времени; площади листьев - на фотопланиметре Li-3100; продуктивность фотосинтеза - по А. А. Ничипоровичу (1961); содержание сухого вещества и крахмала в клубнях проводили по ГОСТ 16932-93, а физико-химических показателей клубней -по соответствующим методикам: влажность - по ГОСТ Р 52838-2007; массовая доля сухого вещества - ГОСТ Р 52838-2007; массовая доля сырой золы - ГОСТ 26226-95; белок - по Барнштейну; массовая доля азота - ГОСТ 13496.4-84 (п.З); массовая доля фосфора - ГОСТ 26657-97 (п.2.2); массовая доля калия - ГОСТ 30504-97; массовая доля кальция - ГОСТ 26570-95; нитраты - ГОСТ 13496.19-93. Урожайность учитывали сплошным методом и подвергали статистической обработке методом дисперсионного, корреляционного и регрессионного анализов и программ Straz и Statistika.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 3. Особенности фотосинтетической деятельности и формирование урожая картофеля в зависимости от систем обработки почвы и уровня

азотного питания

Удовлетворение потребности растений в азотном питании на ранних этапах развития картофеля способствует быстрому формированию вегетативных органов, интенсивному фотосинтезу и дает возможность продуктивнее использовать запасы почвенной влаги на формирование

урожая (Д.Н. Прянишников, 1945; А.В. Коршунов, 2006; Д.А. Кореньков, 1982).

Установлено, что высота растений картофеля в меньшей степени зависела от приема обработки почвы и в большей степени - от подкормок азотными удобрениями: применение мочевины в дозе N30-90 при отвальной обработке почвы повысило высоту растений картофеля на 2 - 3 см по сравнению с контролем (таблица 1).

Применение в наших исследованиях подкормок азотными удобрениями также оказало влияние на густоту стеблестоя картофеля, которая в среднем за 3 года колебалась от 182 до 216 тыс. штук/ra. Максимальная стеблеобразующая способность растений была отмечена при минимальной обработке почвы в вариантах с применением мочевины и кальциевой селитры в дозе N$o - 216,3 и 215,3 тыс. штук стеблей/га соответственно.

Увеличение доз кальциевой селитры до 90 кг/га N снижало стеблеобразующую способность растений картофеля на 9 - 12 % по сравнению с вариантом без удобрений.

3.1. Формирование ассимиляционного аппарата растений под действием изучаемых агроприемов

Условия минерального питания оказывают влияние на функционирование фотосинтетического аппарата (Б.А. Писарев, 1977), в тоже время не всегда положительное.

Проведенные исследования позволили установить, что из изучаемых форм азотных удобрений наиболее заметное влияние на увеличение содержания хлорофилла в листьях оказало применение аммиачной формы. Сульфат аммония во всех дозах увеличивал содержание этого показателя на 9,3 - 10,6 % по сравнению с контролем.

Азотные подкормки оказали определенное действие на формирование надземной биомассы растений картофеля в опыте, что привело к более раннему смыканию ботвы в междурядьях, особенно в вариантах с применением сульфата аммония в дозе N30 (NDVI - 0,85). Вследствие этого, листья среднего яруса испытывали недостаток света, что явилось причиной ослабления и нарушения процесса ассимиляции растениями углекислоты воздуха и замедления темпов формирования урожая.

Установлено влияние систем обработки почвы и уровня азотного питания на увеличение площади листьев картофеля. В среднем за три года исследований она изменялась от 30,1 до 32,7 тыс. м2/га на отвальной обработке и от 28,5 до 31,6 тыс. м2/га - на минимальной. Близкая к оптимальной, площадь листьев при отвальной обработке отмечена в вариантах с использованием для подкормки сульфата аммония в дозах N50.90 (32,7 и 32,1 тыс. м2/га соответственно).

б

Таблица 1 - Показатели фотосинтетической деятельности растений картофеля

№ п/п Вариант Высота растений, см Густота стеблестоя, тыс. ппук/га Площадь листьев, тыс.м2/га ФПП.млн. м2дней/га (увядание) Содержание хлорофилла (увядание) Получено клубней на I тыс. ед. ФПП, кг

О. о.* М.о. О. о. М. о. О. о. М. о. О. о. М.о. О. о. М.о. О. о. М.о. О. о. М.о.

1 Контроль 32,7 31,8 191,0 191,3 30,3 29,7 1,77 1,74 0,77 0,79 548 541 11,0 8,8

2 N30 Мочевина 35,4 30,4 197,0 191,7 31,4 28,5 1,83 1,67 0,78 0,81 562 547 12,9 10,0

3 Аммиачная селитра 32,4 29,6 203,0 207,0 31,1 28,8 1,83 1,69 0,83 0,83 532 559 9,1 8,8

4 Кальциевая селитра 33,2 30,1 199,7 198,7 31,9 31,2 1,86 1,83 0,82 0,79 563 539 12,8 8,9

5 Сульфат аммония 32,2 32,9 208,3 193,3 31,4 31,6 1,83 1,85 0,85 0,78 600 597 8,9 9,2

б N60 Мочевина 34,3 29,5 202,0 216,3 30,4 29,0 1,78 1,70 0,77 0,81 568 541 12,4 11,3

7 Аммиачная селитра 33,6 30,0 192,3 189,7 30,3 28,6 1,78 1,67 0,81 0,81 532 534 10,1 9,8

8 Кальциевая селитра 32,2 30,9 211,7 215,3 30,6 31,0 1,91 1,82 0,80 0,78 538 552 11,5 9,5

9 Сульфат аммония 31Д 32,8 182,0 192,3 32,7 29,7 1,78 1,75 0,85 0,82 606 594 8,1 9,5

10 N90 Мочевина 34,2 30,3 207,0 212,0 31,5 30,0 1,84 1,75 0,81 0,81 572 570 10,0 9,8

И Аммиачная селитра 32,9 32,2 200,3 199,0 30,1 29,9 1,76 1,75 0,79 0,83 546 557 11,4 9,7

12 Кальциевая селитра 32,2 28,0 188,7 190,3 31,3 30,8 1,87 1,80 0,82 0,76 557 551 11,6 10,7

13 Сульфат аммония 31,7 32,7 207,0 206,0 32,1 29,4 1,83 1,72 0,84 0,83 599 597 8,7 9,2

НСР05 1,53 1,54 11,07 11,10 1,78 1,70 0,10 0,10 0,05 0,05 32,06 32,00 0,61 0,55

*0.о. - отвальная обработка почвы М.о. - минимальная обработка почвы

Максимального уровня ассимиляционного (фотосинтетического) потенциала посевы достигают при оптимальном обеспечении необходимым количеством углекислоты, воды и элементов минерального питания (П.И. Альсмик, 1979).

Исследованиями установлено, что наиболее оптимальные условия для фотосинтетической деятельности посадок сложились в вариантах с применением для подкормки в фазу полных всходов сульфата аммония в дозах N6o (1,91 млн. м2дней/га) и N90 (1,87 млн. м2дней/га) при отвальной обработке почвы и сульфата аммония в дозе N30 (1,85 млн. м дней/га) при минимальной обработке. Применение для подкормки аммиачной селитры в дозе N^o резко снижало этот показатель на 0,07 млн. м2дней/га по сравнению с контролем.

Коэффициент хозяйственной эффективности, как показатель доли использования накопленных в результате фотосинтеза ассимилянтов для формирования основной продукции зависел от форм и доз применения азотных подкормок, определенных интенсивностью обработок (таблица 2).

Таблица 2 - Продуктивность стеблестоя картофеля в среднем за 3 года

№ п/п Вариант Масса ботвы, т/га Масса клубней, т/га Масса клубней/ масса ботвы Кхоз

О. о. М.о. О. о. М. о. О. о. М. о. О. о. М. о.

1 Контроль 17,4 14,4 26,2 23,2 1,5 1,6 0,60 0,62

2 N30 Мочевина 16,8 16,7 30,0 23,9 1,8 1,4 0,64 0,59

3 Аммиачная селитра 19,4 14,7 24,8 22,9 1,2 1,5 0,55 0,60

4 Кальциевая селитра 14,0 15,7 28,4 22,6 1,7 1,4 0,63 0,59

5 Сульфат аммония 16,8 18,7 21,6 22,5 1,3 1,2 0,56 0,55

6 N«, Мочевина 19,5 17,2 28,5 25,3 1,5 1,5 0,59 0,60

7 Аммиачная селитра 15,8 16,5 25,7 22,2 1,6 1,3 0,62 0,57

8 Кальциевая селитра 16,2 15,0 27,9 23,2 1,7 1,5 0,63 0,61

9 Сульфат аммония 14,5 14,8 22,0 22,8 1,5 1,5 0,60 0,61

10 N,0 Мочевина 17,7 17,8 25,7 23,9 1,5 1,3 0,59 0,57

11 Аммиачная селитра 17,1 15,8 26,8 23,2 1,6 1,5 0,61 0,59

12 Кальциевая селитра 16,3 14,9 27,0 24,9 V 1,7 0,62 0,62

13 Сульфат аммония 15,1 19,8 23,6 23,1 1,6 1,2 0,61 0,54

НСРо, 0,92 0,91 1,49 1,36 0,09 0,08 0,03 0,03

Максимальные значения коэффициента хозяйственной эффективности фотосинтеза были отмечены в вариантах с применением для подкормки мочевины при отвальной (0,64) и кальциевой селитры при минимальной (0,62) обработке почвы. Это свидетельствует о том, что в данных вариантах сложились наиболее благоприятные условия для формирования биомассы растений и клубней, что также согласуется с данными других исследователей (Тектониди и др., 1985; Карманов и др., 1988; Анспок, 1990; Постников, 2006; Коршунов, 2006).

3.2. Формирование урожая и качества клубней картофеля

Урожайность - основной показатель, отражающий эффективность тех или иных факторов, приемов. Исследованиями установлено влияние систем обработки почвы и уровня азотного питания на динамику формирования и прирост массы клубней картофеля сорта Невский. Наиболее интенсивные приросты массы клубней картофеля в период от цветения до уборки отмечались в вариантах отвальной обработки при применении мочевины в дозе N30 (8,39 г/сутки), а на минимальной - при внесении кальциевой селитры в дозе N90 (7,31 г/сутки).

В течение трех лет исследований наиболее низкие урожаи картофеля (11,8 - 19,2 т/га) получены в 2011 году, что объясняется тем, что в течение вегетационного периода отмечался недостаток осадков (233 мм, при норме 286 мм), температура воздуха была выше средней многолетней на 3,5 °С. Более благоприятными для возделывания картофеля были 2012 и 2013 гг. За вегетационные периоды этих лет сумма положительных температур составила 2199 и 2299 °С соответственно, что на 283,7 и 384,0 °С выше нормы. Количество осадков составило 294,0 (2012 г.) и 352,8 мм (2013 г.) - на 8,0 и 66,8 мм больше среднемноголетнего показателя. Наблюдалась неравномерность выпадения осадков в течение вегетационного периода, что оказало влияние на рост и развитие растений картофеля. Результатом этого в 2012 году была урожайность клубней картофеля на уровне 15,7 - 36,2 т/га, а в 2013 - на уровне 31,0 - 39,5 т/га.

Применение подкормок азотными удобрениями на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве в условиях Центрального района Нечерноземной зоны обеспечивало прибавку урожая от 1,5 до 3,8 т/га на отвальной обработке почвы и от 1,0 до 2,1 т/га - на минимальной в зависимости от условий тепло - и влагообеспеченности вегетационного периода (таблица 3). Применение отвальной обработки почвы, превосходство которой над минимальной проявилось в формировании благоприятного агрофизического состояния почвы, характеризующегося более высокими показателями влажности, воздухообмена и меньшей плотностью сложения, позволило получить прибавку урожая порядка 3 т/га в среднем за 3 года.

Наиболее высокая урожайность при отвальной обработке почвы - 30,0 т/га получена в варианте, где для подкормки использовалась мочевина в дозе N30, а на минимальной - 25,3 т/га - в варианте с применением мочевины в дозе N60- В тоже время применение сульфата аммония во всех дозах снижало

урожайность на 3,0 - 4,0 т/га, особенно заметно его негативное действие на формирование клубней проявилось в вариантах с отвальной обработкой почвы.

Таблица 3 - Урожайность картофеля, т/га

Л» п/п Вариант 2011 год 2012 год 2013 год Среднее за 3 года

О. о. М.о. О. о. М. о. О. о. М.о. О. о. М. о.

1 Контроль 11,8 14,8 31,6 23,1 35,2 31,6 26,2 23,2

2 Мочевина 17,6 13,9 32,8 23,0 39,5 34,8 30,0 23,9

3 N30 Аммиачная селитра 15,4 18,6 20,3 15,5 35,7 31,6 24,8 22,9

4 Кальциевая селитра 12,1 16,9 36,2 19,1 37,0 31,8 28,4 22,6

5 Сульфат аммония 14,4 14,9 15,7 21,5 34,8 31,0 21,6 22,5

6 Мочевина 14,9 19,5 32,4 22,5 38,3 34,0 28,5 25,3

7 Neo Аммиачная селитра 16,3 19,0 23,6 17,2 37,0 30,4 25,7 22,2

8 Кальциевая селитра 12,3 18,3 34,7 19,1 36,5 32,3 27,9 23,2

9 Сульфат аммония 14,8 16,3 16,4 21,2 34,8 31,0 22,0 22,8

10 Мочевина 13,4 15,9 26,0 22,0 37,8 33,7 25,7 23,9

11 n90 Аммиачная селитра 18,7 16,0 24,5 21,2 37,1 32,5 26,8 23,2

12 Кальциевая селитра 12,8 19,2 32,0 22,0 36,1 33,4 27,0 24,9

13 Сульфат аммония 16,0 14,0 19,7 22,6 35,0 32,6 23,6 23,1

HCPoj 0,83 0,97 1,52 1,18 2,08 1,84 1,48 1,33

Важно отметить, что эффективность различных форм азотных удобрений при их равных дозах зависела от агрометеорологических условий вегетационных периодов. Так, в условиях засушливого 2011 года наиболее эффективным было применение аммиачно - нитратной формы азотных удобрений - аммиачной селитры, в то время как в достаточно увлажненные годы (2012, 2013 гг.) - амидной и нитратной форм (мочевина и кальциевая селитра).

Установлено, что из применяемых форм азотных удобрений наиболее значительно повышало содержание семенной фракции применение для подкормки при отвальной обработке мочевины в дозе N90 - 58,8% от общего количества клубней и использование кальциевой селитры в дозе N6o - 55,7 % от общего количества при минимальной (таблица 4). Это позволяет определить технологическую направленность возделывания картофеля.

Таблица 4 - Влияние удобрений на формирование клубней картофеля, штук/куст (2011-2013 гг.)

№ Вариант 2011 год 2012 год 2013 год Среднее за 3 года

iVn О. о. M. о. О. о. М.о. О. о. М.О. О. о. M. о.

1 Контроль 10,0/3,0 11,0/4,9 14,0/7,0 14,6/5,0 13,9/4,0 10,3/3,3 11,6/4,7 12,0/4,4

2 Мочевина 10,1/6,2 9,3/4,4 11,8/3,8 10,6/4,8 13,9/7,3 8,0/3,0 11,9/5,7 9,3/4,1

3 N30 Аммиачная селитра 10,6/6,0 12,4/4,7 6,8/3,4 8,2/2,8 12,4/5,7 6,0/1,0 9,9/5,0 8,9/2,9

4 Кальциевая селитра 8,7/3,3 10,6/6,7 14,6/7,0 9,6/4,8 9,3/5,0 6,7/1,3 10,9/5,1 9,0/4,3

5 Сульфат аммония 9,6/5,2 12,6/6,8 8,2/3,4 7,8/2,6 9,3/6,3 9,4/4,4 9,0/5,0 9,9/4,6

б Мочевина 10,4/3,9 10,9/5,4 11,2/5,4 9,4/3,2 6,0/2,0 10,0/4,7 9,2/3,7 10,1/4,4

7 N» Аммиачная селитра 11,2/6,6 12,2/5,8 11,2/5,4 9,8/4,8 10,3/5,0 6,3/2,0 10,9/5,7 9,4/4,2

8 Кальциевая селитра 7,7/2,5 11,2/5,6 12,6/8,2 11,4/5,6 9,3/6,3 6,6/2,0 9,9/5,6 9,7/5,4

9 Сульфат аммония 9,5/4,8 9,6/5,0 8,6/4,2 10,0/6,0 9,4/4,4 8,0/3,0 9,2/4,4 9,2/4,7

10 Мочевина 7,5/4,1 9,1/4,6 9,8/4,4 12,6/6,4 8,3/3,6 11,0/5,0 8,5/5,0 10,9/5,3

11 N» Аммиачная селитра 10,1/5,8 9,2/4,2 7,0/2,0 9,2/5,0 15,0/6,0 8,9/2,3 10,7/4,6 9,1/3,8

12 Кальциевая селитра 10,8/4,3 10,2/5,0 12,8/6,0 14,0/5,0 12,3/7,3 9,4/4,4 12,0/5,9 11,2/4,8

13 Сульфат аммония 7,9/3,8 7,1/4,1 7,8/5,2 11,4/3,8 10,0/4,7 9,3/6,3 8,6/4,5 9,3/4,7

* в числителе - общее количество клубней; в знаменателе - количество семенной фракции

Одним из показателей при оценке качества клубней картофеля является содержание крахмала (A.C. Вечер, 1973).

Результаты исследований показали, что в среднем за 3 года исследований содержание крахмала в клубнях картофеля изменялось под действием азотных удобрений, применяемых в качестве подкормок, от 11,3 до 12,7%, в меньшей степени зависело от доз и в большей от форм используемых удобрений. Наибольшее содержание крахмала к уборке отмечалось в клубнях, в вариантах с применением для подкормки сульфата аммония в дозе Ыбо~ 12,7% (таблица 5).

Важной задачей при разработке технологии возделывания картофеля является получение экологически безопасной сельскохозяйственной продукции, основным критерием оценки которой является содержание нитратов в клубнях картофеля, в большей степени зависящее от доз вносимых удобрений и в меньшей степени от их форм (A.B. Коршунов, 2003).

Из форм применяемых удобрений экологически безопасными при дозах внесения N30 и N60 при отвальной и минимальной обработке являлись мочевина, аммиачная селитра и сульфат аммония.

Таблица 5 - Содержание крахмала и нитратов в клубнях картофеля, среднее

за 3 года

я» п/п Вариант Крахмалистость, % N03", мг/кг (ПДК -250 мг/кг сырой массы)

О. о. М. о. О. о. М. о.

1 Контроль 11,8 11,4 217 206

2 Мочевина 11,6 п,з 216 205

3 N30 Аммиачная селитра 12,4 12,0 212 201

4 Кальциевая селитра 12,0 11,6 360 342

5 Сульфат аммония 12,4 12,0 217 206

6 Мочевина 11,1 10,8 241 229

7 N60 Аммиачная селитра 12,0 11,6 227 216

8 Кальциевая селитра 11,2 10,9 394 374

9 Сульфат аммония 12,7 12,3 243 231

10 Мочевина 12,1 Н,7 279 265

11 N90 Аммиачная селигра 12,1 11,7 427 406

12 Кальциевая селитра 10,9 10,6 570 542

13 Сульфат аммония 11,0 10,7 328 312

Применение кальциевой селитры, независимо от доз внесения, ухудшало изучаемые показатели качества клубней картофеля, повышая содержание нитратов до 570 мг/кг.

3.3. Формирование урожая и качества клубней картофеля при применении некорневых подкормок

С целью снижения уровня загрязнения почвенного покрова и грунтовых вод нитратами и экономии материально-денежных средств нами была проведена сравнительная оценка эффективности некорневых подкормок теми же формами удобрений с концентрацией раствора - 1-4%.

Изучение влияния различных концентраций растворов азотных удобрений на биометрические показатели растений и качество клубней картофеля показало, что наиболее эффективным было применение 1% раствора мочевины, обеспечивающее достоверное увеличение площади листьев на 7,4%, густоты стеблестоя - на 6,7%, содержание крахмала - на 1,5% по сравнению с контролем. Повышение концентрации вносимых удобрений до 2% снижало их эффективность на 25, а до 3 и 4% - до 50% (таблица 6).

При этом разные формы удобрений не одинаково влияли на изучаемые показатели: достоверное увеличение высоты растений отмечалось в варианте с применением 1% раствора аммиачной селитры (на 3,3 см); увеличение содержания крахмала в вариантах с применением 1 и 4% раствора мочевины и 2% раствора кальциевой селитры (на 0,8 -1,2 %). Достоверное повышение урожайности (на 2,5 - 5,2 т/га) отмечалось в вариантах с применением 1 % растворов аммиачной и кальциевой селитр, а

статистически достоверное снижение урожая (на 4,6 - 5,2 т/га) в вариантах с применением 3 и 4% растворов всех форм удобрений.

Таблица 6 - Продуктивность картофеля при примении некорневых подкормок азотными удобрениями

№ п/ п Вариант Высота растений, см Площадь листьев, тыс.м'/га Густота стеблестоя, тыс. ппук/га ШУ1 (цветение) Урожайность, т/га Крахма-листосгь, •/.

1 Контроль 34,3 32,5 187,5 0,91 23,4 11,0

2 Мочевина 1%р-р 35,3 34,9 200,0 0,91 24,0 12,2

3 2% р-р 34,5 32,6 204,9 0,91 22,7 11,3

4 Э%р-р 35,3 32,5 194,9 0,90 22,0 11,0

5 4% р-р 35,3 30,3 193,5 0,91 19,6 11,8

6 Аммиачная селитра 1%р-р 37,7 34,8 201,6 0,92 28,6 11,1

7 2% р-р 35,3 33,1 194,7 0,92 26,0 11,7

8 3%р-р 34,9 32,4 174,8 0,92 20,8 12,0

9 4% р-р 35,4 31,9 170,9 0,90 20,6 11,4

10 Кальциевая селитра 1%р-р 35,3 34,2 212,2 ' 0,92 27.5 11,1

11 2% р-р 36,0 33,8 201,4 0,92 24,2 12,0

12 3%р-р 34,6 30,4 206,1 0,91 22,3 11,6

13 4% р-р 35,5 32,1 209,7 0,90 23,7 11,2

14 Сульфат аммония 1%р-р 36,3 29,7 182,2 0,83 20,8 11,4

15 2% р-р 35,0 28,1 192,7 0,83 18,8 10,9

16 3% р-р 34,8 26,7 193,5 0,75 16,3 10,0

17 4% р-р 32,8 25,6 213,5 0,66 14,8 9,3

НСРМ 2,08 1,90 11,53 0,05 1.33 0,65

Таким образом, наиболее эффективным в повышении продуктивности и устойчивости агроценозов картофеля при сохранении экологической безопасности окружающей среды и качества продукции являлось применение для некорневой подкормки 1% раствора аммиачной селитры.

4. Влияние физиологически активных соединений на продуктивность картофеля

Изучение влияния физиологически активных соединений на продуктивность картофеля проводили путем обработки вегетирующих растений в фазу бутонизации различными регуляторами роста с разным механизмом действия.

В исследованиях было установлено, что по совокупному влиянию на рост, развитие и фотосинтетическую деятельность растений картофеля наиболее эффективным в годы исследований было применение регуляторов роста Энергия и Эпин-экстра, а наименее - Иммуноцитофита и Рибав-экстра.

При этом изучаемые препараты оказывали не одинаковое влияние на исследуемые показатели: Энергия, НВ 101 и Эпин-экстра увеличивали на 0,5

- 1,7 см высоту растений, Циркон - количество стеблей (на 0,4 штук), Альбит

- площадь листьев (на 2,7 тыс.м2/га) и ФПП (на 0,5 млн.м2дней/га), Энергия, Альбит и Эпин-экстра - индекс (на 0,02-0,03 ед.), Циркон, Феровит и Иммуноцитофит - содержание хлорофилла (на 21-28 ед.).

Улучшение биометрических показателей роста и развития растений, увеличение площади листьев и эффективности фотосинтеза под влиянием

изучаемых регуляторов роста проявилось как в увеличении общей биомассы, так и товарной части продукции (таблица 7).

Таблица 7 - Показатели фотосинтетической деятельности растений картофеля сорта Невский

№ п/ п Вариант Высота растений, см Число стеблей, пгтук/куст Площадь листьев, ть:с.м:/га ФПЦмлн. м'дней/га NDVI (увядание) Содержание хлорофилла (увядание)

1 Контроль 35,4 3,7 31,4 1,85 0,78 523

2 Эпин - экстра 36,3 3,8 33,8 1,99 0,79 535

3 Циркон 35,3 4,1 31,9 1,87 0,78 552

4 ОберегЪ 35,9 3,8 33,2 1.96 0,75 531

5 НВ 101 36,5 3.8 32,5 1,91 0,79 532

6 Иммунощггофит 33,8 3.4 33,3 1,96 0,77 544

7 Альбит 35,2 3,9 34,1 2,00 0,81 526

8 Рибав - экстра 33,5 3,5 31,5 1,86 0,80 539

9 Феровит 35,4 3,8 33,6 1,99 0,79 552

10 Энергия 37,1 3,6 33,3 1,96 0,82 539

И Крезацин 35,3 3,6 32,5 1,91 0,78 538

HCP 05 2,06 0,22 1,91 0,11 0,05 30,77

Независимо от условий тепло- и влагообеспеченности существенное повышение урожайности (на 1,8 - 3,7 т/га) обеспечивало применение препарата Эпин-экстра (на 3,7 т/га), Энергия (на 2,5 т/га) и Альбита (на 1,7 т/га). Препарат НВ 101 был эффективен лишь в засушливые годы (+ 1,2 т/га), а ОберегЪ - в оптимально увлажненные (+ 2,3 т/га). Препараты Крезацин, Рибав-экстра, Феровит снижали урожайность картофеля на 0,4 - 1,5 т/га, так как их применение замедляло темпы формирования листовой поверхности, интенсивность фотосинтеза и содержание хлорофилла (таблица 8).

Таблица 8 - Урожайность картофеля при применении регуляторов роста, т/га

№ п/п Вариант 2011 год 2012 год 2013 год Среднее за 3 года

1 Контроль 15,7 23,0 30,8 23,2

2 Эпин - экстра 17,5 29,3 33,8 26,9

3 Циркон 16,3 23,6 31,7 23,9

4 ОберегЪ 14,9 25,3 31,9 24,0

5 НВ 101 16,9 21,2 31,3 23,1

6 Иммуноцитофит 14,3 23,9 31,5 23,2

7 Альбит 13,8 28,4 32,5 24,9

8 Рибав - экстра 14,4 20,9 29,6 21,7

9 Феровит 13,7 23,0 31,0 22,6

10 Энергия 17,0 26,3 33,8 25,7

11 Крезацин 15,4 20,3 31,4 22,4

НСР 05 0,87 1,35 1,78 1,33

Таким образом, при выборе регуляторов роста необходимо учитывать показатели растений картофеля и сложившиеся метеорологические условия вегетационного периода.

5. Экономическая эффективность применения подкормок азотными

удобрениями и обработок регуляторами роста при возделывании

картофеля

Анализ основных критериев экономической эффективности применения подкормок азотными удобрениями выявил, что наибольший выход продукции с 1 га наблюдается в вариантах с применением для подкормки на отвальной обработке почвы мочевины в дозе N30 (30,0 т/га), а на минимальной - N60 (28,5 т/га). За счет этого себестоимость производства 1 т картофеля при отвальной обработке снижалась на 0,46 тыс. руб., чистый доход увеличивался на 0,47 тыс. руб., а рентабельность составила 108 % при ее значении на контроле 83,2%. При минимальной обработке эффективным было увеличение дозы азота до 60 кг/га, где себестоимость снизилась на 0,09 тыс. руб., а рентабельность увеличилась до 74,2% при 69,3% на контроле.

Экономически оправданным в наших исследованиях было применение некорневой подкормки 1% раствором аммиачной селитры, что выразилось в снижении себестоимости производства на 0,77 тыс. руб./т и повышении рентабельности на 36,3% по сравнению с контрольным вариантом.

Оценивая показатели экономической эффективности применения регуляторов роста при производстве картофеля установлено, что наибольший выход продукции с 1 га наблюдался в варианте с применением для обработки вегетирующих растений стимуляторов роста Эпин-экстра и Энергия - 26,9 и 25,7 т/га. Их применение по сравнению с контролем, снижало себестоимость производства 1 т картофеля на 9,7 и 13,6%, повышало ожидаемую прибыль на 6,9 и 13,8% и рентабельность на 27,7 и 40,9% соответственно.

Основные выводы

1. Применение различных видов подкормок азотными удобрениями и регуляторов роста по вегетирующим растениям обеспечивало получение на хорошо окультуренных дерново-подзолистых почвах в Центральном районе Нечерноземной зоны стабильных урожаев на уровне 20 — 30 т/га с высокой экономической эффективностью в разные по тепло- и влагообеспеченности годы.

2. Установлено преимущество применения отвальной обработки почвы, в сравнении с минимальной, в формировании благоприятного агрофизического состояния почвы, с более высокими показателями влажности, воздухообмеена и меньшей плотностью сложения, которое в дальнейшем оказало положительное влияние на формирование высоты растений, площади листьев, NDVI и обеспечило прибавку урожая среднераннего картофеля порядка 3 т/га в среднем за 3 года.

3. Оптимальные условия для формирования густоты стеблестоя складывались на отвальной обработке в варианте с применением кальциевой селитры в дозе Neo (211,7 тыс. штук/га), а на минимальной - мочевины в дозе Neo (216,3 тыс. штук/га). Применение препарата Циркон обеспечило густоту стеблестоя 221,3 тыс. штук/га.

3. Азотное питание усиливало фотосинтетическую деятельность растений картофеля, что выражалось в увеличении высоты растений (на 1-3 см), массы ботвы (на 9-15%), площади листьев (на 5 - 8%). Наибольшие показатели площади листьев и ФПП достигались при внесении в подкормки сульфата аммония в дозе N60 (32,7 тыс. м2/га и 1,91 млн. м2дней/га соответственно), а также при применении для обработки вегетирующих растений стимулятора роста Энергия (35,2 тыс. м2/га и 2,07 млн. игдней/га соответственно). При этом наиболее высокий коэффициент хозяйственной эффективности фотосинтеза отмечался в варианте с применением для подкормки мочевины в дозе N30 - 0,64.

4. Проведенные исследования позволили установить, что из изучаемых форм азотных удобрений наиболее заметное влияние на увеличение содержания хлорофилла в листьях оказало применение аммиачной формы в виде сульфата аммония во всех дозах (увеличение содержания этого показателя на 9,3 - 10,6 % по сравнению с контролем). Некорневая подкормка 1-4 % раствором сульфата аммония в фазу бутонизации увеличивала содержание хлорофилла на 8,4 - 19,1%. Из применяемых регуляторов роста максимальные значения этого показателя были в варианте с Феровитом (+10 единиц к контролю).

5. Применение различных видов подкормок азотными удобрениями и регуляторов роста положительно влияло на формирование показателей фотосинтетически активной биомассы. Но в тоже время применение сульфата аммония во всех дозах повышало индекс NDVI до 0,85, что приводило к нежелательному более раннему смыканию ботвы в междурядьях. Применение стимулятора роста Энергия увеличивало этот показатель до 0,81 - 0,83 единицы, что на 0,04 - 0,05 ед. выше контроля.

6. Применение подкормок азотными удобрениями на хорошо окультуренных почвах обеспечивало прибавку урожая от 0,6 до 3,8 т/га в зависимости от условий тепло- и влагообеспеченности. Наиболее высокая урожайность при отвальной обработке почвы 30,0 т/га получена в варианте, где для подкормки использовалась мочевина в дозе N3o (+ 3,8 т/га) при средней высоте растений - 35,4 см, густоте стеблестоя - 197,0 тыс. штук/га, площади листьев - 31,4 тыс.м2/га и NDVT - 0,78 единиц. Применение для некорневой подкормки 1% раствора аммиачной селитры было наиболее эффективным в повышении продуктивности агроценозов картофеля при сохранении экологической безопасности окружающей среды и качества продукции.

Независимо от условий тепло- и влагообеспеченности существенное повышение урожайности (на 1,8 - 6,3 т/га) обеспечивало применение препарата Эпин-экстра (на 3,7 т/га), Энергия (на 2,5 т/га) и Альбита (на 1,7 т/га).

7. Установлено, что из используемых форм азотных удобрений наиболее значительно повышало содержание семенной фракции применение для подкормки при отвальной обработке мочевины в дозе N90 - 58,8% от общего количества клубней и использование кальциевой селитры в дозе N50 - 55,7 %

от общего количества при минимальной обработке почвы. Это позволяет определить технологическую направленность возделывания картофеля.

8. В исследованиях установлено повышение содержания крахмала под действием азотных удобрений, что в большей степени зависело от форм используемых удобрений. Наибольшее содержание крахмала на момент уборки отмечалось в клубнях вариантов с применением для подкормки сульфата аммония в дозе N60 - 12,7% (на 0,9% выше по сравнению с контролем). В то время как с применением некорневой подкормки азотными удобрениями увеличение содержания крахмала отмечалось в вариантах с использованием 1 и 4% раствора мочевины и 2% раствора кальциевой селитры (на 0,8 -1,2 % выше контрольного значения).

9. Из форм применяемых удобрений экологически безопасными при дозах внесения N3o и Neo при отвальной и минимальной обработке являлись мочевина, аммиачная селитра и сульфат аммония. Важно отметить, что в вариантах с минимальной обработкой почвы отмечалось меньшее накопление нитратов в клубнях картофеля. Применение кальциевой селитры, независимо от доз внесения и системы обработки почвы, ухудшало изучаемые показатели качества клубней картофеля, повышая содержание нитратов до 570 мг/кг.

10. Применение подкормок мочевиной в дозе N30 при отвальной обработке в фазу полных всходов было экономически выгодным: себестоимость производства 1 т картофеля снижалась на 0,46 тыс. руб., чистый доход увеличивался на 0,47 тыс. руб., а рентабельность составила 108 % при ее значении на контроле 83,2%. При минимальной обработке увеличение дозы азота до 60 кг/га было наиболее эффективным - отмечалось снижение себестоимости, при повышении рентабельности до 74,2%.

Экономически оправданным в наших исследованиях было применение некорневой подкормки 1% раствором аммиачной селитры, что выразилось в снижении себестоимости производства на 0,77 тыс. руб./т и повышении рентабельности на 36,3% по сравнению с контрольным вариантом.

Применение для обработки вегетирующих растений стимуляторов роста Эпин-экстра и Энергия снижало себестоимость производства 1 т картофеля на 9,7 и 13,6%, повышало ожидаемую прибыль на 6,9 и 13,8% и рентабельность на 27,7 и 40,9%, соответственно.

Предложения производству

При возделывании картофеля на хорошо окультуренных дерново-подзолистых почвах в Центральном районе Нечерноземной зоны с целью получения стабильных урожаев картофеля среднеранней группы спелости на уровне 30 т/га с высокой экономической эффективностью необходимо:

1. Проводить подкормку мочевиной в дозе N30 в фазу полных всходов при отвальной обработке почвы. Это обеспечивает получение урожайности на уровне 30 т/га, прибавки урожая - 3,8 т/га, повышение рентабельности производства картофеля на 25%, снижение себестоимости на 12,0%. При минимальной обработке почвы применять подкормку мочевиной в дозе N60,

что обеспечит получение урожайности на уровне 25 т/га и повышение рентабельности производства картофеля на 7%.

При низкой обеспеченности хозяйства азотными удобрениями проводить некорневую подкормку в фазу бутонизации 1%-ным раствором аммиачной селитры (3,0 кг/га аммиачной селитры, при норме расхода рабочей жидкости 300 л/га), которая обеспечивает повышение урожайности на 22,2 %, рентабельности на 36,3 % по сравнению с контролем.

2. С целью повышения устойчивости растений картофеля ко многим неблагоприятным факторам среды (засухе, низким и высоким температурам), проводить обработку вегетирующих растений в фазу бутонизации стимулятором роста с иммуномодулирующим и адаптогенным действием Эпин - экстра (60 мл/га, при норме расхода рабочей жидкости 300 л/га). Это обеспечивает получение урожайности на уровне 27 т/га с хорошими технологическими качествами клубней, прибавки урожая - 3,8 т/га, с уровнем рентабельности производства - 87,1%.

Список опубликованных работ

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Шитикова, A.B. Применение Крезацина и Мивал-агро повышает продуктивность картофеля / A.B. Шитикова, A.C. Юнчикова // Картофель и овощи. - 2011. - № 3. - С.14.

2. Шитикова, A.B. Формирование урожая и качество клубней картофеля в зависимости от уровня минерального питания / A.B. Шитикова, A.C. Черных //Плодородие. - 2013. - № 2. - С.12 - 13.

3. Шитикова, A.B. Эффективность применения подкормок азотными удобрениями на картофеле в условиях Московской области / A.B. Шитикова, A.C. Черных // Кормопроизводство. - 2013. - №3. - С.19 - 20.

Публикации в научных сборниках и материалах конференций:

4. Юнчикова, A.C. Продуктивность картофеля при совместном применении сортировки по удельной массе и обработке регуляторами роста в условиях ЦРНЗ РФ / A.C. Юнчикова // Биостимуляторы в медицине и сельском хозяйстве. Тезисы докладов Всероссийской научной конференции. -Уфа, 2011.-С.157- 158.

5. Шитикова, А. В. Влияние регуляторов роста Крезацин и Мивал-агро на продуктивность картофеля / A.B. Шитикова, A.C. Юнчикова // Казанская наука. - 2011. - № 2. - С. 55 - 56.

6. Шитикова, А. В. Агроэкологическая оценка раннего картофеля в условиях ЦРНЗ РФ / A.B. Шитикова, A.C. Юнчикова // Молодой ученый. -2011.-№4(27).-С. 165-168.

7. Шитикова, А. В. Агроэкологическая оценка сортов картофеля ранней группы спелости в условиях Плавского района Тульской области / A.B. Шитикова, A.C. Юнчикова // Объединенный научный журнал. - 2011. - № 3-4.-С. 68-69.

8. Шитикова, А. В. Продуктивность картофеля в зависимости от уровня азотного питания / A.B. Шитикова, A.C. Черных // Естественнонаучные

вопросы технических и сельскохозяйственных исследований. Материалы IV Международной научной заочной конференции. - Москва, 2012. - С. 29 - 30.

9. Шитикова, А. В. Влияние регуляторов роста на продуктивность картофеля / A.B. Шитикова, A.C. Черных // Решение проблем развития предприятий: роль научных исследований. Материалы Международной научно - практической конференции. - Краснодар, 2012. - С. 157 - 160.

10. Шитикова, A.B. Продуктивность картофеля сорта Невский при применении регуляторов роста / A.B. Шитикова, A.C. Черных, A.C. Черных // Инновации в науке. Материалы XI Международной заочной научно -практической конференции. - Новосибирск, 2012. - С.58 - 62.

11. Шитикова, А. В. Продуктивность среднераннего картофеля сорта Невский в зависимости от способов обработки почвы и уровня минерального питания / A.B. Шитикова, A.C. Черных // Наука в современном мире. Материалы X Международной научно - практической конференции. -Москва, 2012. - С.203 - 206.

12. Беленков, А.И. Формирование урожая и качества клубней картофеля в зависимости от технологии возделывания, способов обработки почвы и уровня минерального питания в полевом опыте ЦГЗ /А.И. Беленков, В.А. Николаев, A.B. Шитикова, A.C. Черных // Нивы Зауралья. - 2013. - № 7(107).-С. 58-62.

13. Черных A.C. Влияние способов обработки почвы и внесения азотных удобрений на продуктивность картофеля / A.C. Черных // Научная конферненция молодых ученых и специалистов, посвященная 125 - летию со дня рождения академика Н.И. Вавилова: Сборник статей. - Москва, 2013. -С. 19-21.

Отпечатано с готового оригинал-макета

Формат 60х84'/1б. Усл. печ. л. 1,16. Тираж 100 экз. Заказ 472.

Издательство РГАУ - МСХА 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 44 Тел.: (499) 977-00-12,977-26-90,977-40-64

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Черных, Антонина Сергеевна, Москва

ФГБОУ ВПО «РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ МОСКОВСКАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ К.А.

ТИМИРЯЗЕВА»

На правах рукописи

04201363547

ЧЕРНЫХ Антонина Сергеевна

ВЛИЯНИЕ АЗОТНЫХ УДОБРЕНИЙ, РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА И ПРИЕМОВ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ НА УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО

КЛУБНЕЙ КАРТОФЕЛЯ

Специальность 06.01.01 - общее земледелие, растениеводство

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: кандидат сельскохозяйственных наук,

доцент

Шитикова Александра Васильевна

Москва-2013

Введение..................................................................................................................................................................4

1. Обзор источников литературы............................................................................................8

1.1. Минеральное питание растений..............................................................................................8

1.1.1. Динамика потребления элементов питания растениями..............................10

1.1.2. Особенности минерального питания картофеля................................................14

1.2. Особенности применения азотных удобрений..........................................................16

1.2.1. Использование азота удобрений в зависимости от срока их

внесения и разной степени окультуренности почв..........................................................18

1.2.2. Отношение растений к аммонийному и нитратному азотному питанию..................................................................................................................................................................20

1.2.3. Применение азотных удобрений на картофеле....................................................21

1.3. Регуляторы роста растений..........................................................................................................25

1.3.1. Эффективность использования регуляторов роста в

растениеводстве................................................................................................................................................28

1.3.2. Применение регуляторов роста на картофеле......................................................29

Экспериментальная часть

2. Объекты и методы исследований..........................................................................................32

2.1. Почвы опытного участка................................................................................................................34

2.2.Климатические и агрометеорологические условия проведения исследований......................................................................................................................................................35

2.3. Методика наблюдений, анализов и учетов....................................................................39

2.4. Технология возделывания картофеля в опыте............................................................41

Результаты исследований

3. Особенности фотосинтетической деятельности и формирование урожая картофеля в зависимости от систем обработки почвы и

уровня азотного питания......................................................................................................................43

3.1. Влияние приемов обработки почвы и уровня азотного питания на

фотосинтетическую деятельность растений картофеля....................... 44

3.1.1. Влияние приемов обработки почвы на всхожесть и формирование густоты стояния растений картофеля в опыте............................44

3.1.2. Действие приемов обработки почвы и уровня азотного питания на высоту и густоту стеблестоя растений картофеля в опыте..............................46

3.1.3. Формирование ассимиляционного аппарата растений под действием изучаемых агроприемов............................................... 50

3.2. Формирование урожая и качества клубней картофеля................... 70

3.3. Формирование урожая и качества клубней картофеля при применении некорневых подкормок............................................... 93

4. Влияние физиологически активных соединений на

продуктивность картофеля........................................................ 106

5. Экономическая эффективность применения подкормок азотными удобрениями и обработок регуляторами роста при

возделывании картофеля.......................................................... 127

Основные выводы................................................................... 134

Предложения производству....................................................... 138

Список литературы............................ ...................................... 139

Приложения........................................................................... 159

Актуальность темы. Картофель является одной из важнейших продовольственных культур. Россия является основным производителем картофеля в мире, занимая второе место по площади, третье - по валовому сбору и одно из последних мест - по урожайности (ФАО, 2012). Основными причинами этого являются несбалансированное минеральное питание и болезни картофеля.

В настоящее время остро стоит проблема более полной реализации биологического потенциала картофеля путем внедрения элементов биологизации его возделывания, базирующейся на максимальном использовании адаптивного и продуктивного потенциала возделываемых сортов, рационального применения удобрений, регуляторов роста, средств защиты растений от вредителей и болезней.

Важное значение для повышения его продуктивности и качества имеет-изучение реакции картофеля на уровень питания, отзывчивость на регуляторы роста с учетом их адаптивности, пластичности, стабильности. Выявление наиболее эффективных из них и определение оптимальных условий их использования является важной задачей в растениеводстве (H.H. Малеванная, 2007; А.Н. Постников, 2006).

Цель и задачи исследований. Цель - обосновать дозы внесения различных форм азотных удобрений на почвах с различными по интенсивности и характеру воздействия приемами основной обработки, оценить эффективность применения регуляторов роста на формирование высоких урожаев картофеля и качественные характеристики продукции применительно к дерново - подзолистым почвам.

Для достижения поставленной цели решали следующие задачи:

• выявить влияние систем основной обработки почвы, форм и доз азотных удобрений и применения регуляторов роста на формирование фотосинтетического аппарата, морфобиологические показатели картофеля и ход продукционного процесса;

• научно обосновать оптимальные дозы различных форм азотных удобрений, применяемых в качестве корневых подкормок, обеспечивающих

максимальную продуктивность при разработке технологии возделывания картофеля;

• оценить эффективность применения некорневых подкормок растений картофеля азотными удобрениями различных форм и определить их оптимальные концентрации для применения по вегетирующим растениям;

• изучить особенности формирования урожая, основных компонентов его структуры и показателей качества клубней в зависимости от агротехнических приемов возделывания картофеля;

• дать оценку экономической эффективности изучаемых приемов возделывания картофеля.

Научная новизна. Впервые в условиях Центрального района Нечерноземной зоны России в многофакторных полевых опытах на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве проведены исследования, направленные на изучение влияния различных форм и доз азотных удобрений и регуляторов роста на рост, развитие, параметры фотосинтетической деятельности, товарную и семенную продуктивность посадок и качество клубней.

В результате исследований выявлена роль азотных удобрений и регуляторов роста, внесенных по вегетирующим растениям в формировании наиболее продуктивных посадок картофеля.

Практическая значимость. На основании проведенных исследований выбраны экологически безопасные формы и определены оптимальные дозы азотных удобрений, а также установлены наиболее эффективные регуляторы роста для обработки растений картофеля во время вегетации, позволяющие улучшить рост, развитие, параметры фотосинтетической деятельности, товарную и семенную продуктивность посадок и качество клубней. Это позволило получить урожайность клубней от применения подкормок мочевиной в дозе N30 порядка 30 т/га (на 14,5 % выше контроля), от применения регулятора роста Эпин-экстра -27 т/га (на 15,9 % выше контроля), от применения для некорневой подкормки 1% раствора аммиачной селитры - 28 та (на 22% выше контроля).

Разработаны практические рекомендации по эффективному применению корневых и некорневых подкормок азотными удобрениями и обработок регуляторами роста вегетирующих растений картофеля.

Реализация результатов исследований. Результаты научных исследований прошли производственную проверку и внедрены в ООО «Искра» Плавского района Тульской области на площади 40 га с суммарным экономическим эффектом 114,98 тыс. руб.

Апробация работы. Результаты исследований доложены на Всероссийской научной конференции «Биостимуляторы в медицине и сельском хозяйстве», г. Уфа, БашГУ, 2011 г.; Международной научно - практической конференции «Агроэкологические аспекты устойчивого развития АПК на территориях загрязненных радионуклидами», г. Брянск, Брянская ГСХА, 2011 г.; Международной научной конференции молодых ученых и специалистов, г. Москва, РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева, 2011, 2012 гг.; Международной научной заочной конференции «Естественнонаучные вопросы технических и сельскохозяйственных исследований», г. Москва, 2012 г.; Международной научно - практической конференции «Решение проблем развития предприятий: роль научных исследований», г. Краснодар, 2012 г.; X Международной научно -практической конференции «Наука в современном мире», г. Таганрог, Центр научной мысли, 2012 г.; XI Международной заочной научно - практической конференции «Инновации в науке», г. Новосибирск, Сибирская ассоциация консультантов, 2012 г.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 13 печатных работ, в том числе 3 в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 165 страницах, содержит 40 таблицы, 2 рисунка, состоит из введения, 5 глав, выводов, предложений производству, библиографического списка использованной литературы, который включает 218 источников, в том числе 29 зарубежной литературы, 5 приложений.

Основные положения, выносимые на защиту:

• закономерности формирования фотосинтетического аппарата, морфобиологических показателей растений картофеля при разных дозах азотных корневых и некорневых подкормок и нормах регуляторов роста в различных по тепло- и влагообеспеченности условиях;

• параметры формирования урожая и его структурных компонентов при разных уровнях природного и антропогенного воздействия на биоценозы;

• влияние систем основной обработки почвы, форм удобрений и применения регуляторов роста на формирование фотосинтетического аппарата, морфобиологические показатели картофеля;

• научно-обоснованы экологически безопасные формы и оптимальные дозы азотных удобрений, применяемых в качестве подкормок и обеспечивающих максимальную реализацию продуктивности среднераннего сорта картофеля;

• показатели экономической эффективности применения азотных удобрений и регуляторов роста при разных по интенсивности технологиях возделывания картофеля;

Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю за методическую помощь и поддержку при работе над диссертацией, а также всем сотрудникам кафедры растениеводства и луговых экосистем и коллективу Полевой опытной станции за содействие в проведении исследований.

1. ОБЗОР ИСТОЧНИКОВ ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Минеральное питание растений

Минеральное питание является важнейшей функцией растений, обусловливающей их рост и развитие. Учитывая особую роль корней в жизни растений, управлять продукционным процессом сельскохозяйственных культур на основе рационального применения минеральных и органических удобрений невозможно без учета зависимости формирования корневой системы от условий питания и окружающей ее среды, а также глубокого понимания особенностей поглощения элементов питания развитиями в отдельные периоды их роста и развития (Ермохин, 2005; Авдонин, 1972).

Особо важное значение регулированию минерального питания сельскохозяйственных растений путем внесения удобрениям придавал основоположник агрохимии в России академик Д.Н. Прянишников. Его крылатые слова: «Недостаток знаний нельзя заменить избытком удобрений» — актуальны и в настоящее время. Растения способны усваивать питательные вещества как через корни, так и надземные органы (листья, стебли, незрелые плоды). Однако основные органы, с помощью которых питаются растения, — это лист и корень. Листья, потребляя С02 из воздуха, обеспечивают растения углеродным питанием, корни выполняют несколько функций, главной из которых является поглощение из почвы минеральных веществ и воды. Способность надземных органов растений усваивать элементы питания широко используется в практике сельского хозяйства. С помощью некорневых подкормок культур азотными удобрениями, микроудобрениями можно в значительной мере компенсировать дефицит элементов в растениях и существенно повысить урожайность и/или качество продукции (Кирилова, 2005; Прянишников, 1920; Ломако,1977).

Содержание основных элементов питания в растениях, определяющих урожайность и качество продукции, зависит от их биологических особенностей, агротехники, климатических условий и других экологических факторов.

Несмотря на определенную способность надземных органов усваивать элементы питания, основная роль в снабжении растений питательными веществами принадлежит корневой системе.

На поглощение корневой системой элементов питания в результате пространственного перемещения активной поглощающей поверхности корня большое влияние оказывает плотность почвы. При плотности почвы >1,5 г/смЗ затраты энергии растущих корней на механическую работу по преодолению сопротивления столь велики, что рост их приостанавливается. Накопление элементов питания в зоне корней и на поверхности клеток корня в результате диффузии ионов и/или их переноса с током воды, расходуемой на транспирацию, происходит без затрат энергии (Бойков, 1970; Кидин, 2012; Вильдфлуш, 2005) .

Развитие надземных и подземных органов растений тесно взаимосвязано. Если корни обеспечивают питание надземных органов водой и минеральными веществами, то листья, в свою очередь, обеспечивают корневую систему необходимой для роста и поглощения элементов питания энергией (углеводами).

В настоящее время доказано, что поглощение элементов питания корнями в значительной степени зависит от условий аэрации и интенсивности дыхания, температуры и других факторов, определяющих физиологическое состояние растений. С понижением температуры тормозится и поступление питательных веществ в растения. Для развития растений недостаточно только того, чтобы их надземные части находились в богатой кислородом атмосфере. Для нормального питания растений необходимо также, чтобы кислород имел доступ к корневой системе. В аэробных условиях корни весьма активно дышат и интенсивно поглощают элементы питания, что проявляется в значительном росте надземных органов растений (Кидин, 2008; Лорх,, 1957).

Исследованиями установлено, что корневая система растений далеко не всегда функционирует с полным напряжением (Колосов, 1962). В экстремальных условиях, связанных со значительным увеличением потребности растений в

элементах питания, поглотительная деятельность корней может возрастать в десятки раз.

Важно отметить, что складывающиеся в процессе питания взаимоотношения между корневой системой и надземными органами всегда носят характер обратной связи. Все факторы, обусловливающие деятельность надземных органов, непосредственно или косвенно влияют на поглощение элементов питания корневой системой (Власенко, 1987; Ермохин, 2005; Авдонин, 1972).

1.1.1. Динамика потребления элементов питания растениями

Интенсивность протекающих в растениях биохимических и ростовых процессов, а следовательно, и нуждаемость в элементах питания различны на отдельных этапах онтогенеза. Определение потребности сельскохозяйственных культур в элементах питания в отдельные фазы их роста и развития имеет большое практическое значение при установлении оптимального срока и способа внесения удобрений (Булаев, 1976; Ринькис, 1976; Ефимов,2002).

Наиболее высокую требовательность к обеспеченности элементами питания растения предъявляют на ранних этапах развития. В этот период даже небольшой дефицит элементов питания в почве может лимитировать процессы роста и развития растений из-за слабого потребления элементов питания неразвитой корневой системой. У всех сельскохозяйственных культур содержание элементов питания максимально на ранних стадиях развития и по мере созревания постепенно снижается в 2-4 раза (Кидин, 2012; Турчин, 1972).

Динамика потребления элементов питания в значительной мере обусловливается биологическими, сортовыми особенностями

сельскохозяйственных культур, фазой их развития и погодными условиями. Так, например, ранние, средние и поздние сорта картофеля, капусты и ряда других культур значительно различаются по темпам потребления отдельных элементов питания.

Критический период — это период в жизни растений, когда недостаток или избыток элементов питания приводит к необратимым физиолого-биохимическим и морфологическим изменениям.

Доступность растениям, а, следовательно, и коэффициенты использова�