Действие удобрений, химических средств защиты растений и стимулятора роста на продуктивность картофеля в условиях радиоактивного загрязнения Шлык Дмитрий Павлович

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1. Действие удобрений, пестицидов и стимуляторов роста на урожайность и качество клубней картофеля 12

1.1. Климатические и агрометеорологические ресурсы 12

1.2. Действие агрохимикатов на величину урожая, биометрические показатели и структуру урожая картофеля 21

1.3. Содержание и вынос основных макроэлементов питания урожаем картофеля 60

1.4. Качество клубней картофеля в зависимости от применяемых средств химизации

1.4.1. Зависимость содержания сухих веществ, крахмала, витамина С, товарности клубней от применяемых средств химизации 78

1.4.2. Содержание азотистых веществ в клубнях картофеля

1.4.2.1. Содержание сырого протеина в клубнях картофеля 86

1.4.2.2. Аминокислотный состав клубней картофеля при комплексном применении средств химизации 88

1.4.2.3. Действие удобрений, пестицидов и стимулятора роста на концентрацию нитратов в урожае картофеля

1.5. Действие удобрений, пестицидов и стимулятора роста на содержание тяжёлых металлов в клубнях картофеля 94

1.6. Концентрация радиоцезия в урожае картофеля 97

ГЛАВА 2. Агроэкономическая оценка возделывания картофеля 104

Заключение 107

Рекомендации для производства по

Список литературных источников 112

• Действие агрохимикатов на величину урожая, биометрические показатели и структуру урожая картофеля
• Зависимость содержания сухих веществ, крахмала, витамина С, товарности клубней от применяемых средств химизации
• Аминокислотный состав клубней картофеля при комплексном применении средств химизации
• Действие удобрений, пестицидов и стимулятора роста на содержание тяжёлых металлов в клубнях картофеля

Введение к работе

Актуальность темы. В современном сельскохозяйственном производстве России картофель - важнейшая сельскохозяйственная культура продовольственного назначения, роль которой в качестве основного продукта питания заметно возрастает в нестабильных ситуациях. Однако урожайность и качество картофеля в хозяйствах различной формы собственности в связи с частичным отказом от прогрессивных технологий возделывания и переходом на экстенсивный путь развития, остается на низком уровне, что в значительной степени снижает объемы и рентабельность производства.

В условиях радиоактивного загрязнения значительной части юго-запада Центрального региона РФ проблема получения экологически безопасной продукции растениеводства посредством разработки и применения реабилитационных мероприятий - основная научно-производственная задача современного этапа развития картофелеводческой отрасли (Санжарова, 2010; Белоус и др., 2013, 2015).

Важнейшим хозяйственно значимым элементом современных технологий производства сельскохозяйственной продукции является расширенное применение средств химизации, включая регуляторы роста растений, которые одновременно стимулируют ростовые и синтетические процессы, повышают адаптивность растений в неблагоприятных условиях, включая техногенное загрязнение окружающей среды (Шевелуха, 2004; Малявко и др., 2011; Постников и др., 2012; Белоус и др., 2013). Таким образом, в сложившихся условиях радиоактивного загрязнения юго-западной части Нечерноземной зоны РФ возникает необходимость изучить и проанализировать комплексное применение различных удобрений, их доз, сочетаний и соотношений в комплексе с другими средствами химизации на урожай и качество клубней картофеля на дерново-подзолистой песчаной почве, что и предопределило актуальность темы диссертационной работы.

Цель и задачи исследований. Цель работы - изучение и научное обоснование комплексного применения различных систем удобрения, пестицидов и стимулятора роста на урожайность и качественные показатели клубней картофеля при радиоактивном загрязнении окружающей среды в плодосменном севообороте.

В соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи:

изучить и выявить оптимальные системы комплексного применения средств химизации, включая стимулятор роста, эффективно влияющие на формирование высоких и стабильных урожаев картофеля;

выявить и оценить действие удобрений, пестицидов и стимулятора роста на показатели качества урожая картофеля;

исследовать и определить роль удобрений, химических средств защиты растений и стимулятора роста, как фактора снижения накопления радионуклидов в урожае клубней картофеля.

дать агрономическую и экономическую оценку применяемых при выращивании картофеля систем удобрений в комплексе с пестицидами и стимулятором роста гумистим в условиях радиоактивного загрязнения окружающей среды в плодосменном севообороте;

исходя из принципа системного подхода, обосновать рекомендации производству по возделыванию картофеля в условиях радиоактивного загрязнения сельскохозяйственных угодий.

Научная новизна. Впервые на радиоактивно загрязненной дерново-подзолистой песчаной почве центрального региона России в плодосменном севообороте изучено и установлено позитивное влияние комплексного применения удобрений, пестицидов и стимулятора роста на продуктивность картофеля. Выявлены закономерности влияния комплексного применения средств химизации на формирование элементов структуры урожая и качества клубней картофеля.

Практическая значимость работы. На основании проведённых исследований в полевом факториальном опыте в плодосменном севообороте в условиях радиоактивного загрязнения апробирована и предложена сельскохозяйственному производству агрономически и экономически обоснованная ор-гано-минеральная система удобрения картофеля в комплексе с пестицидами и стимулятором роста, позволяющая получать высокие и стабильные урожаи клубней картофеля хорошего качества, снизить поступление цезия-137 в урожай до уровней, меньших, чем санитарно-гигиенический норматив СанПиН 2.3.2.1078-01.

Условия, место, объекты, схема опыта и методика проведения исследований.

Полевые и лабораторные исследования по определению способов наиболее эффективного использования средств химизации при возделывании картофеля в плодосменном севообороте при радиоактивном загрязнении сельскохозяйственных угодий проводили в 2009-2013 гг. на Новозыбковской опытной станции ВНИИ люпина.

Климат зоны - умеренно-континентальный с теплым летом и умеренно-холодной зимой. Среднегодовая сумма осадков составляет 530-650 мм. Тип водного режима - периодически промывной. Продолжительность периода вегетации 176-193 суток. Сумма температур (в передах среднесуточных температур +5С и выше) составляет 2450-2750С.

В течении пятилетнего периода проведения исследований гидротермический коэффициент (ГТК) в период вегетации картофеля заметно изменялся (Табл. 1).

По степени увлажненности 2009 год характеризовался как избыточно увлажненный, умеренными были 2011 и 2012 гг., засушливые были 2010-2013 гг., которые характеризовались крайне низкими запасами продуктивной

влаги в почве, дефицитом осадков и их неравномерностью выпадения. Температура воздуха превышала среднемноголетние значения.

Таблица 1. ГТК в период вегетации в годы проведения исследований

Стационарный полевой опыт заложен в 1993 г., с 2009 г. началась пятая ротация. Опыт развёрнут в четырёхпольном плодосменном севообороте: картофель - овёс - люпин на зелёный корм - озимая рожь.

Полевые опыты проводили на дерново-слабоподзолистой песчаной почве, подстилаемой с глубины 1,5-2 м водоледниковыми песками. Перед закладкой опыта пахотный слой почвы характеризовался следующими показателями: рНсол. - 6,7-6,9, Нг - 0,51-0,56 ммоль-экв. на 100 г почвы, сумма поглощенных оснований - 10,0-16,4 ммоль-экв. на 100 г почвы, содержание органического вещества - 1,9-2,5% (по Тюрину), обменного калия - 7,1-10,6 мг/ 100 г, подвижного фосфора -37-39,5 мг/100 г (по Кирсанову).

Плотность загрязнения почвы цезием-137 - пределах 526-666 кБк/м² (14-18 КИ/км²). Общая площадь опытной делянки - 90 м², учётная - 70 м². По-вторность опыта - четырёхкратная, расположение делянок - систематическое. Объект исследования - картофель, сорт «Кураж». Технология возделывания общепринятая для данной зоны. Органическое удобрение в опыте использовалось в виде подстилочного навоза КРС. Навоз крупно-рогатого скота имел следующий химический состав: влажность в среднем 72,2 %, азот - 0,53 %, фосфор - 0,23 %, калий - 0,57%. Минеральные удобрения: Na (34,4%), Рсд (48% Р₂0₅), Кх (56% К₂0). Удобрения органические и минеральные вносили весной, под предпосевную подготовку почвы. Из химических средств защиты на картофеле применяли следующие препараты: против сорных растений -зенкор 50% СП - 0,7 кг/га - до появления всходов; в фазу цветения после окучивания - гербицид титус - 50 г/га; против колорадского жука и других насекомых - актара, ВДГ - 0,06 кг/га; против фитофторы - ридомил голд МЦ, ВДГ - 2,5 кг/га, акробат МЦ, ВДГ - 2,0 кг/га, танос - 0,6 кг/га. За время вегетации проводили 2-3 обработки против фитофтороза.

В качестве стимулятора роста применяли препарат «Гумистим» производство ООО «ССХП Женьшень» Унечского района Брянской области, который содержит живую бактериальную флору, а также включает макро - и микроэлементы, имеет в своём составе янтарную кислоту. Обработку растений картофеля проводили в период вегетации, совмещая с первой обработкой против болезней и вредителей. Из расчёта расхода препарата «Гумистим» 6

л/га+300 л воды + инсектицид + фунгицид в фазу бутоназации, вторая некорневая подкормка проводилась в конце цветения картофеля: 6 л/га препарата «Гумистим» + 300 л/га воды + фунгицид.

В эксперименте применяется системный подход. Сравнивали и объективно оценивали 14 вариантов технологических приёмов возделывания картофеля, отличающихся между собой уровнем интенсификации.

Схема опыта:

1. Контроль.

2. Навоз 80 т/га.

3. Навоз 40 т/га + N75P30K90.

4. N₇₅P₃oK₉₀.

5- N150P60K.I8O

6. N225P9C>K.270-

7. Навоз 40 T/ra+N₇₅P3oK₉o + химзащита.

8. N75P30K90 + химзащита.

9. Ni5oP6oKi8o + химзащита.

10. N225P90K270 + химзащита.

11. Навоз 40 T/ra+NvsPsoKgo + химзащита + гумистим.

12. N75P30K90 + химзащита + гумистим.

13. Nj 5оРбоКі 80 + химзащита + гумистим.

14. N225P90K270 + химзащита + гумистим.

Посадку картофеля проводили после внесения органических и минеральных удобрений, вспашки и нарезки гребней картофелесажалкой СН-4Б в третьей декаде апреля. Густота посадки - 55 тыс. клубней на гектар.

Методика проведения полевых и лабораторно-аналитических исследований общепринятая в практике проведения научных исследований с удобрениями и другими средствами химизации. Методика полевого опыта (Доспехов, 1985 г.).

Уборку опытных делянок выполняли ручным способом поделяночно, учёт урожая - вручную весовым методом. Структуру урожая определяли путем выкопки кустов картофеля в количестве 25 штук в двукратной повторно-сти с последующим разделением на фракции по массе: до 35 г, 35-50 г, 51-80 г, 81-120 г, более 120 г. Для изучения показателей качества клубней картофеля перед уборкой с каждой делянки отбирали пробы клубней с трёх повтор-гостей для последующего проведения лабораторных исследований по определению в них содержания крахмала, сухих веществ, аскорбиновой кислоты, общего азота, фосфора, калия, нитратов, тяжёлых металлов, цезия-137 в испытательной лаборатории БГСХА. Площадь листовой поверхности определяли методом высечек по методике ВНИИ КХ.

Содержание крахмала определяли на весах Парова, содержание аскорбиновой кислоты в клубнях проводили, руководствуясь методом Н.К.Мурри, концентрацию нитратов - по ГОСТу 13496-86 нитратомером НМ-0,02. Содержание макроэлементов в клубнях (N, Р, К) определяли по обще-

принятым методикам. Сырой белок определяли расчетным путем по общему азоту с использованием коэффициента 6,25. Концентрация цезия-137 определяли используя измерительный комплекс УСК «Гамма-Плюс» с программным обеспечением «Прогресс-2000» в геометрии «Маринелли». При определении тяжёлых металлов руководствовались методикой ЦИНАО (1992). Содержание аминокислот определяли методом капиллярного электрофореза на приборе «Капель-105» с программным обеспечением «Мультихром-1,5» для Windows.

Для исходной характеристики основных показателей агрохимических свойств почвы определяли: органическое вещество - по методике ЦИНАО (ГОСТ 26213-84), рН сол. - по ГОСТ 24483-85 ионометрическим методом, Нг по методике ЦИНАО (ГОСТ 26213-84), сумму поглощённых кальция и магния - по ГОСТ 2782-88, содержание подвижного фосфора и обменного калия -по методике ЦИНАО (ГОСТ 26212-84),.

Для обработки результатов исследований использовали метод дисперсионного анализа Б.А. Доспехов (1985) с помощью ПК.

Экономическая эффективность применяемых средств химизации определена с использованием разработанных технологических карт на основании методики Всероссийского НИИ экономики и сельского хозяйства.

Основные положения, выносимые на защиту:

Научно-обоснованное применение органо-минерального удобрения картофеля в комплексе с пестицидами и стимулятором роста «Гумистим» обеспечивает высокую и стабильную урожайность клубней картофеля на уровне 327 ц/га.

Сравнительная оценка влияния комплексного применения средств химизации на показатели качества, поступления тяжёлых металлов и радиоцезия в урожай клубней картофеля при радиоактивном загрязнении территории позволяет выделить систему на основе органо-минерального удобрения.

- Агроэкономическая оценка эффективности возделывания картофеля показала, что комплексное применение удобрений, средств защиты растений и стимулятора роста в плодосменном севообороте агрономически и экономически выгодно и при уровне рентабельности 107,2% и обеспечивает получение прибыли с 1 га до 84,6 тыс. руб.

Апробация работы и публикация результатов исследований. Основные положения диссертационной работы докладывались на заседаниях Ученого совета Новозыбковской ГСОС ВНИИ люпина в 2011-2012 гг., на X Международной научной конференции «Агроэкологические аспекты устойчивого развития АПК» (Брянск, 2013), на XI Международной научной конференции «Агроэкологические аспекты устойчивого развития АПК» (Брянск, 2014), на XII Международной научной конференции «Агроэкологические аспекты устойчивого развития АПК» (Брянск, 2015). Основные положения диссертации опубликованы в 7 научных работах, три из которых - в изданиях из перечня ВАК РФ.

Личный вклад автора состоит в определении цели задач и исследований проведении экспериментально-полевых и аналитических работ, сборе и обработке экспериментальных данных, анализе материала, формулировании основных положений и выводов, подготовке научных статей, диссертации и автореферата и составляет примерно 90 %.

Объем и структура диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, двух глав, заключения, рекомендаций сельскохозяйственному производству, имеет по тексту 16 таблиц, 3 рисунка и 41 предложение, изложена 163 страницах компьютерного текста, Список литературы содержит 288 наименования, в том числе 20 иностранных авторов.

Действие агрохимикатов на величину урожая, биометрические показатели и структуру урожая картофеля

Осадков в июле выпало 134,5 мм при норме 80,6 мм, условия для роста и развития картофеля были хорошие. В августе было холоднее нормы на 1С, осадков выпало 63,1 мм при норме 71 мм. Погодно-климатические условия вегетационного периода 2010 года аномально отличались от среднемноголетних, особенно это относится к июлю-августу.

Устойчивая положительная среднесуточная температура в весенний период установилась в третей декаде марта месяца - +5,3С (при средне многолетней +0,9С). Осадков в марте месяце выпало всего лишь 8,4 мм при норме 31,1 мм, осадки в основном выпали в первой декаде (6,8 мм).

Апрель был теплее обычного: в первой декаде среднесуточная температура воздуха составила +9,8С (при норме +4,4С), во второй - +10,9 (норма +7,2С), в третьей - +10,4С (при норме +9,8С). Осадков в апреле месяце выпало ниже нормы (23,5 мм) при среднемноголетнем значении 38,7 мм. Наибольшее количество осадков апреля месяца приходится на третью декаду - 12,9 мм. По сумме осадков вторая декада апреля характеризуется как сухая.

Май месяц по теплообеспеченности был значительно теплее среднемноголетних значений. Так, среднесуточная температура в первой декаде была выше нормы на 5,8С, во второй - на 3,2С выше нормы, в третей на 1,4С превышала норматив. По осадкам первая декада оказалась засушливой (ГТК - 0,2, при норме 0,8), вторая в три раза превысила норматив - 34 мм при норме 13,2 мм, третья была близка к норме 18,6 мм (норма 22,5 мм). В сумме за май месяц выпало 56,5 мм осадков при среднемноголетнем значении 54,4 мм, что весьма благоприятно сказалось на первоначальных темпах роста и развития сельскохозяйственных культур.

Июнь по температурному режиму был несколько теплее обычного. Среднесуточная температура воздуха составила +22,3С при среднемноголетнем +18,1 С. По осадкам июнь месяц был сухой, за месяц выпало лишь 58,6 мм осадков при норме 72,2 мм. Растения явно испытывали недостаток в почвенной влаге.

Устойчиво жаркая погода отмечалась также и в июле. Среднесуточная температура воздуха июля составила +26,4С при норме +19,8С. Осадков выпало 51,7 мм при норме 81,2 мм. Основное количество осадков выпадало в первой и третьей декадах и они носили ливневый характер с повышенным поверхностным стоком. Поэтому во второй и третей декадах июля вегетация картофеля протекала в условиях недостатка почвенной влаги. ГТК в этот период составлял 0,1 и 0,9 во второй и третей декадах соответственно.

Аномально высокая температура воздуха продолжалась в первой и второй декадах августа. В первой она составила +31,9С (норма +19,4С), во второй - +27,0С при норме +18,6С, а в третьей она была близкой к нормативу - +17,7С (при норме +17,3С). Осадки выпали только лишь в первой - 10,0 мм (норма 22,1 мм) и во второй - 36,8 мм (норма 22,6 мм) декадах. В сумме за месяц количество осадков составило 46,8 мм при норме 70,9 мм. Выпавшие осадки были также ливневого характера с поверхностным стоком.

Пого дно-климатические условия весеннего периода 2011 года отличались от среднемноголетних значений. Среднесуточная температура воздуха в первой декаде апреля составила +6,9С при среднемноголетней +4,4С, во второй +7,6С (норма +7,2С), в третьей +15,7С при норме +9,8С. Осадки в апреле месяце выпадали неравномерно, их количество выпало ниже среднемноголетнего значения (35 мм при норме 38,5 мм). Основное количество осадков выпало в первой декаде (29,9 мм). По сумме осадков вторая и третья декады апреля характеризуются как сухие. Май месяц по сумме среднесуточных температур оказался несколько теплее по сравнению со среднемноголетними значениями. Среднесуточная температура воздуха в мае составила +17,0С при среднемноголетней +14,7С. Осадки в мае месяце также выпадали весьма неравномерно: в первую декаду выпало 29,5 мм (норма 13,6 мм), во вторую 1,8 мм при норме 18,4 мм, в третьей декаде выпало 12,1 мм осадков, что составило 54% от нормы (22,4 мм). Всего за месяц выпало 43,4 мм (норма 54,4 мм). По гидротермическому коэффициенту вторая и третья декады мая оказались засушливыми (ГТК - 0,1 и 0,6 при норме 1,1 и 1,4 соответственно).

Июнь месяц по температурному режиму был теплее обычного. Среднесуточная температура в первой и второй декадах превышала норму на +6,3С и + 4,0С соответственно. Третья декада по температурному режиму практически не отличалась от среднемноголетней. Осадки в июне выпадали неравномерно, первая декада была без осадков, вся месячная норма осадков пришлась на вторую и третью декады месяца. Во вторую декаду выпало 19,6 мм при норме 26,2 мм, в третью 51,5 мм при норме 23,8 мм. Всего за месяц выпало 71,1 мм при норме 72 мм.

В июле месяце установилась устойчиво жаркая погода. Среднесуточная температура в первой декаде составила +19,9С (норма 19,2С). Во второй декаде среднесуточная температура воздуха составила +25,7С при норме +20,5С, в третьей - +23,2С (норма +19,9С). Осадки в июле выпадали неравномерно. В первой декаде выпало 47,4 мм (норма 28,8 мм), во второй -1,0 мм при норме 25,2 мм, в третьей - 27,8 мм при норме 26,5 мм. Вторая декада месяца характеризовалась как острозасушливая. Всего за месяц выпало 94,6% осадков от нормы.

Август по температурному режиму был практически на уровне среднемноголетних значений. Среднесуточная температура воздуха составила +19,3С при норме +17,4С. Осадки в августе месяце выпадали весьма неравномерно. Основное их количество пришлось на первую декаду месяца (56,6 мм при норме 25,2 мм), во второй декаде выпало 12,7 мм при среднемноголетнем значении 22,1 мм, в третьей - 2,4 мм (норма 22,8 мм). Таким образом, вторая и третья декады оказались засушливыми (ГТК составил 0,6 и 0,1 соответственно).

Зависимость содержания сухих веществ, крахмала, витамина С, товарности клубней от применяемых средств химизации

Фиторегуляторы, относящиеся к первой группе - гиббереллин, ауксин, этилен, цитокенин - относятся к веществам, способным регулировать процессы роста и развития сельскохозяйственных культур в течение периода вегетации (Постников, 2002, 2006, 2012). В последнее время возникает по ряду объективных причин в сельскохозяйственном производстве возрастающее внимание сельхозпроизводителей к практическому применению различных биостимуляторов. Объясняется это тем, что в результате проведенных глубоких исследований был раскрыт механизм их действия, синтезированы и апробированы на практике новые препараты (активаторы и ингибиторы фитогормонов), регулирующие многочисленные синтетические процессы в растениях и применяемые в очень малых количествах (Засорина, Пигарев, 2005; Борисова, 2009; Петров, 2011).

На современном этапе развития фитофизиологии, молекулярной биологии и других наук позволили регуляторам роста стать важнейшей составляющей при разработке и продвижении в сельскохозяйственное производство новых биотехнологий, в селекционном процессе ни являются инструментом, позволяющим повысить продуктивно-генетический потенциал растительных организмов (Шевелуха, Блиновский, 1990; Шаповал, 2006; Постников, 2012).

В настоящее время достаточно подробно на практике изучено действие фитогормонов на картофеле, когда применение этих препаратов через вмешательство в синтетические процессы способствуют повышению продуктивности картофеля посредством широкого применения регуляторов роста растений (РРР). Явным преимуществом регуляторов роста является: малая токсичность для всех живых организмов, а также невысокие дозы их применения (Сердеров, Кирюхин, 1988; Разумова, 2003; Ивенин и др., 2010; Савенко, 2012).

Как считает В.Н. Буров с соавторами (1981), Г.И. Антонова с соавторами (1987), В.В. Вакуленко, О.А. Шаповал (2006), Д.В. Кравченко с соавторами (2011) практическое применение экологически безопасных регуляторов роста - эффективный прием, позволяющий повысить продуктивность за счет защитных функций организма к неблагоприятным условиям внешней среды, включая действие многих болезнетворных организмов.

Многие исследователи (Верзилин, 1988; Воронина, Чернышева, 1997; Евдокименко, 2001; Marinus, Bodlaender, 1978) склонны считать, что изменение гормонального баланса, усиление обмена веществ возникают вследствие обработки фитогормонами при определенном физиологическом состоянии исследуемых растений, что по сути и определяет явление стимуляции.

Установлено также, что биопрепараты, индуцируя в определенной степени повышение невосприятия растений к различным внешним дестабилизирующим факторам, включая фитопатогены (Шевелуха, 1992; Коваленко, 1997; Разумова, 2003; Зейрук и др., 2010; Ивенин и др., 2012).

Фитогармоны, представляющие ингибиторы роста, относятся ко второй группе фитогармональных препаратов. Наиболее изученным из этой группы является ТУР (хлорхолинхлорид). Механизм его действия проявляется изменением физиологических процессов в растениях, проявляемых вследствие торможения роста гиббереллинов (Верзилин, 1998).

Значительно мягче действуют реторданты второй группы, которые нейтрализуют механизм физиологического действия гиббереллинов. Эту группу в основном представляют этиленпродукты - вещества, которые проникают внутрь и разлагаются в тканях с выделением этилена (Муромцев и др., 1994; Burg, 1973). В практике сельскохозяйственного производства наибольшее применение получил представитель этой группы кампозан, который способствует замедлению развития и роста растений, он также активно стимулирует процесс клубнеобразования (Астананахулов, 1991; Вакуленко, Шаповал, 2006).

Исследованиями, проведенными в ТСХА (Шмыгля, Постников, 1991) показано, что обработка посадок картофеля через 16 дней после полных всходов препаратом кампозан приводит к стимуляции боковых стеблей и торможению роста главного стебля, а также стимулирует процесс сбрасывания бутонов.

По данным В.К. Сердерова, В.П. Кирюхина (1998) ретарданты очень эффективны для регулирования морфогенеза картофеля и повышения устойчивости к стрессовым ситуациям, повышения продуктивности. Предуборочная обработка ботвы по данным ряда авторов (Антонова, Трофимец, 1990; Антонова и др., 1998) ретардантами достоверно увеличивали урожай клубней картофеля.

Характерно, что с появлением на рынке препаратов третьего поколения (веществ биогенного происхождения или биопрепаратов микробного происхождения и элиситоров), разработка регламентов их применения и изучения их действия с целью применения их на практике становится очевидной необходимостью (Шевелуха, 2004). Важно иметь в виду, что соблюдая определенные меры безопасности на практике необходимо учитывать реальную практическую эффективность фитогармонов и других биопрепаратов, являющихся гарантом повышения устойчивости к неблагоприятным факторам и качество продукции. Их практическое применение в сельскохозяйственном производстве оправдано и в конечном итоге должно обеспечить эффект на одном уровне с пестицидами.

Аминокислотный состав клубней картофеля при комплексном применении средств химизации

По данным С.Н. Карманова с соавторами (1988) установлено, что, как правило, неблагоприятные погодные условия в течение вегетации (высокая температура воздуха, недостаточная влажность почвы) могут являться фактором, снижающим накопление сухих веществ и крахмала в клубнях картофеля. В засушливых условиях минеральные удобрения снижали урожайность и крахмалистость клубней более значительно, чем органические.

Исследованиями установлено, что микроэлементы также оказывают большое влияние на урожайность и качеств клубней картофеля. Так под действием бора, меди, марганца и других микроэлементов в клубнях значительно повышается содержание сухих веществ, крахмала, витамина С и белка (Коршунов. 2001; Федотова, 2003; Котиков и др.,2011).

В состав сырого протеина клубней картофеля входят непосредственно белки, азотистые вещества небелкового характера, амиды, нитраты, нитриты и др. Белок картофеля - туберин относится к группе глобулинов (солерастворимых белков) и альбуминов (водорастворимых белков и альбуминов) (Плешков, 1980). Белок картофеля более ценный, чем другие белки растительного происхождения (Власенко, 1987) главным образом за счет повышенного содержания в нем важнейшей аминокислоты - лизина, пищевую ценность картофельного белка определяет также содержание другой незаменимой аминокислоты - метеонина (Плешков, 1982). Отсутствие или недостаток в пище этих незаменимых аминокислот, вызывает тошноту, головокружение, приводит к нарушению функции печени и некоторых других внутренних органов человека. По данным исследований Ю.Г. Клюквиной, Ю.П. Лаптева (1974) ежедневное потребление 300 г картофеля удовлетворяется 30-40% потребности человека в незаменимых аминокислотах. Исследованиями В.Ф. Шаповалова, (2006) установлено, что больше всего в клубнях картофеля содержится аспарагиновой и глутаминовой аминокислоты. Минеральные удобрения способствуют накоплению в клубнях азотистых веществ. Установлено так же, что за счет применения удобрений можно изменять не только содержание белка в клубнях, но также в определенной степени влиять на их аминокислотный состав, изменяя количество незаменимых аминокислот (Назаров, Прозоров, 1989), известкование почв также улучшает аминокислотный состав клубней картофеля (Аристархов, 2000).

Известно, что наиболее существенное значение картофель имеет, как источник витамина С - аскорбиновой кислоты. Содержание витамина С в клубнях у разных сортов различно, оно изменяется в процессе вегетации растений (Плешков, 1980). Аскорбиновая кислота в клубнях картофеля распределена неравномерно. Верхушечная часть клубня содержит в среднем 21%; пуповинная 17,2%; кора 16,9; камбиальная часть - 17,7 и сердцевина -16,1% общего содержания этой кислоты в клубнях (Власенко, 1987). Исследованиями А.С. Вегера, М.Н. Гончарика (1973) установлено, что в молодых клубнях картофеля витамина с больше, чем в более созревших.

По данным опытов В.И. Назарова (1992) умеренные дозы минеральных удобрений при оптимальном соотношении элементов питания приводят к повышению содержания витамина С в клубнях или оно не изменятется по сравнению с контролем. По данным А.А. Молявко с соавторами (2009) избыточное азотное и калийное питание снижает содержание витамина С, а фосфорное наоборот увеличивает. На почвах легкого механического состава (песчаных и супесчаных) и более гумусированных отмечается более высокое содержание аскорбиновой кислоты. Проведенными исследованиями установлено, что повышенное азотное питание картофеля как правило почти всегда увеличивает содержание нитратного азота в клубнях картофеля, избыток которых ведет к образованию канцерогенных нитросоединений, вызывающих различные заболевания животных и человека (Соколов и др. 1990,Бердников, Меньков, 1996; Каршунов, 2001; Шаповалов, 2006). Процесс накопления нитратов, часть которых не является антропогенными (погодные условия), зависит от продолжительности вегетационного периода, доз органических и минеральных удобрений, сортовых особенностей (Назаров, 1992; Белоус, 2009; Белоус, Шаповалов, 2006; Молявко, Свист, 2009; Федотова, 2011; Мерзлая, 2012).

По данным А.П. Ильницкого (1989) от всего поступающего количества нитратов в организм человека 60-80% поступает с овощами и картофелем, примерно 20-30 % поступают в организм из водных источников, от 1 до 15 % - с мясными продуктами, с молочными продуктами и фруктами - до 50%. У некоторых сортов картофеля, как полагает В.В. Церлинг (1971), отмечающихся низкой нитратредуктозной активностью, накапливаются значительные количества свободных нитратов. Некоторые исследователи полагают, что изменяя условия минерального питания, можно достаточно успешно регулировать содержание свободных нитратов в урожае картофеля (Минеев и др.,1988; Федотова, 2003; Богомаз, 2008).

В исследованиях А.А Молявко (2009), Л.С. Федотовой (2003); Н.П. Борисовой (2009) наименьшее относительно невысокая концентрация нитратного азота отмечалась в клубнях при соотношении N:P:K=1:1,5:1,2. Опытами А.А. Молявко (2009) показано, что в экстремальных метеорологических условиях действие температур и дефицит влаги на концентрацию нитратов в растениях равно или даже несколько сильнее, чем действие удобрений. По данным опытов, проведенных в ФГГ (Kolbe, 1987), удобрения на накопление нитратов в клубнях картофеля оказывают около 47 % общего влияния, погодно-климатические условия - 29 %, сортовые особенности - 24 %. Исследованиями академика В.Г. Минеева с соавторами (1988) установлено, что применение минеральных удобрений в дозах N90P90K120 и N166P145K200 не оказывало значительного влияния на изменение концентрации нитратов в картофеле относительно абсолютного контроля, при дальнейшем увеличении доз до N208P170K240 сопровождалось увеличением нитратов по сравнению с контролем в 2-3 раза. Исследованиями А.Х. Куликовой (1988) четко показано, что количество нитратного азота в клубнях определялось величиной доз вносимых азотных удобрений. Исследователь утверждает, что получение продукции с минимальным содержание нитратов обеспечивается дозой азотных удобрений, не превышающей 90 кг/га д.в. Исследованиями А.А. Марухленко (2009), проведенными на серой лесной почве, показано, что полное минеральное удобрение, внесенное в дозе Ni2oPi2oKi2o совместно с 50 т/га навоза по известкованному фону не отразилось значительно на повышении содержания нитратов в клубнях картофеля, но при увеличении доз минеральных удобрений в 2-3 раза отмечено увеличение концентрации нитратов в 2,3-3,5 раза. Аналогичные результаты получены в исследованиях ряда авторов (Свист, 2004; Шаповалов, 2006; Марухленко, 2009, Белоус и др., 2010; Клепикова, 2011).

На основании проведенных исследований Е.В. Просянников с соавторами (1990) сделал вывод, что накопление нитратов в клубнях картофеля напрямую связано с применением повышенных доз минерального удобрения, исключение фосфорного из состава полного минерального удобрения и возделывание картофеля на непроизвесткованных почвах.

Действие удобрений, пестицидов и стимулятора роста на содержание тяжёлых металлов в клубнях картофеля

Влияние средств химизации на концентрацию цезия-137 в клубнях картофеля (среднее за 2009-2013 гг.), Бк/кг (сырая масса) Применение стимулятора роста в комплексе с другими средствами химизации способствовало росту уровня урожайности клубней картофеля, что приводит к снижению концентрации радиоцезия в единице массы продукции (эффект «разбавления») при этом отмечено снижение концентрации радиоцезия в клубнях картофеля. Наибольшая величина кратности снижения концентрации Cs получена в варианте с внесением повышенной дозы NPK (N225P90K270) (ваР- 14). В этом варианте кратность снижения составила 6,91 раза по сравнению с контролем.

Таким образом, наименьшая концентрация радиоцезия в клубнях картофеля в опыте отмечена при комплексном применении средств химизации, при этом с повышением доз применяемых минеральных удобрений наблюдалось последовательное снижение концентрации Cs в клубнях картофеля.

Особо значимую актуальность вопросы повышения экономической эффективности сельскохозяйственного производства и отрасли картофелеводства в частности приобретают в условиях рыночного механизма хозяйствования, где целью каждого производителя является получение наибольшей прибыли (Чирков, 2008; Белоус, Прищеп, 2009; Самородский, 2010).

Необходимость определения агрономической и экономической эффективности возникает при выборе научно обоснованной технологии, включающей определенную систему удобрения в комплексе с другими агротехническими мероприятиями или же систему земледелия в целом, что и определяет в конечном итоге их практическую значимость (Ивенин и др., 2010; Кудласевич, 2010).

Исходя из этого, проводили анализ агро-экономической эффективности применения разработанной технологии выращивания картофеля с различным уровнем применения агрохимикатов при радиоактивном загрязнении сельскохозяйственных угодий.

Агрономическая оценка включала такой критерий, как окупаемость внесенных агрохимикатов (удобрений) прибавкой урожая. Расчет экономического эффекта производства картофеля выполняли с использованием разработанных технологических карт с учетом сложившейся ценовой политики региона в сфере сельскохозяйственного производства в период проведения опытов. При этом использовали следующие показатели: уровень урожайности, сложившийся уровень производственных затрат, себестоимость продукции, фактический уровень условно чистого дохода и уровень рентабельности при возделывании картофеля.

Проведенные расчеты показали, что самая высокая окупаемость 1 кг NPK (с учетом коэффициента использования NPK органического удобрения) прибавкой урожая получена в варианте совместного внесения органического и минерального удобрений (навоз 40 т/га + NysPsoKgo)- Она представлена массой 56,9 кг клубней (таблица 16). Наибольшая окупаемость 1 т навоза получена при комплексном применении средств химизации, включая химзащиту и стимулятор роста «Гумистим» - 202,5 кг.

Как правило, одним из показателей, определяющих экономическую эффективность производства сельскохозяйственной продукции (себестоимость, чистый доход, рентабельность) является урожайность. С повышением урожайности снижается уровень себестоимости, фактическая величина затрат труда на единицу продукции и выше рентабельность при условии, когда сельское хозяйство развивается при отсутствии диспаритета цен на материально-технические ресурсы и сельскохозяйственную продукцию и при активной государственной поддержке товаропроизводителя.

В наших исследованиях себестоимость 1ц клубней картофеля изменялась в пределах от 240,5 до 368,2 руб., то есть с ростом урожайности клубней картофеля себестоимость центнера снижалась, в оптимальном варианте (навоз 40т/га + N75P30K90 + химзащита+ гумистим), она составила 241,3 руб. при урожайности 327 ц/га. Этому уровню урожайности соответствуют фактически сложившаяся сумма производственных затрат на 1 га в размере 53,6 тыс. руб., величина условно чистого дохода в сумме 84,6 тыс. руб., фактическая рентабельность на уровне 107,2%.

Таким образом, проведенные исследования свидетельствуют о том, что в условиях рыночного механизма хозяйствования повышению эффективности и стабилизации производства клубней картофеля будет способствовать внедрение в сельскохозяйственное производство на радиоактивно загрязненных территориях экономически обоснованной технологии возделывания продовольственного картофеля, основанной на применении органо-минеральной технологии в сочетании с пестицидами и стимулятором роста.