Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 6
1.1. Место картофеля в растениеводстве, его пищевая ценность и значение б
1.2. Биологические особенности картофеля и требования его к условиям произрастания 8
2. Задачи, методика и условия проведения исследований 22
2.1. Задачи исследований 22
2.2. Методика закладки опытов 23
2.3. Содержание и методика проведения анализов и сопутствующих наблюдений 29
2.4. Метеорологические условия в период проведения экспериментальной работы 31
2.5. Агротехника картофеля в опытах 40
3 Результаты исследований 42
3.1. Способы подготовки клубней к посадке и их влияние на выход ранней продукции 42
3.1.1. Особенности роста и развития растений картофеля при различных способах подготовки клубней к посадке 4 9
3.1.2. Фотосинтетическая деятельность растений картофеля при различных способах подготовки клубней к посадке 60
3.1.3. Динамика выхода товарной продукции и структура урожайности 69
3.1.4. Биохимические показатели клубней в зависимости от способов подготовки посадочного материала
3.1.5. Экономическая эффективность различных способов подготовки клубней к посадке 81
3.2. Сорта картофеля, их особенности, потенциал и влияние на получение раннего урожая 8 7
3.2.1. Влияние сорта на рост и развитие картофеля... 94
3.2.2. Фотосинтетическая деятельность растений картофеля различных сортов 100
3.2.3. Динамика плодоношения и структура урожайности 104
3.2.4. Биохимические показатели клубней картофеля различных сортов 109
3.2.5. Экономическая эффективность возделывания различных сортов при производстве раннего картофеля 114
3.3. Влияние условий выращивания картофеля на урожайность и выход ранней товарной продукции 116
3.3.1. Сравнительная оценка влияния различных условий выращивания на рост и развитие картофеля... 119
3.3.2. Зависимость фотосинтетической деятельности растений картофеля от различных условиях выращивания... 125
3.3.3. Динамика плодоношения и структура урожайности при выращивании картофеля в различных условиях 130
3.3.4. Биохимические показатели клубней 134
3.3.5. Экономическая эффективность выращивания картофеля в различных условиях 137
Общие выводы 140
Рекомендации сельскохозяйственному производству 143
Список использованной литературы
- Биологические особенности картофеля и требования его к условиям произрастания
- Содержание и методика проведения анализов и сопутствующих наблюдений
- Фотосинтетическая деятельность растений картофеля при различных способах подготовки клубней к посадке
- Экономическая эффективность возделывания различных сортов при производстве раннего картофеля
Биологические особенности картофеля и требования его к условиям произрастания
Картофель относится к классу двудольных (Dicotyle-dones), подклассу астеридов (Asteridae), порядку норич-никоцветных (Scrophulariales), семейству пасленовых, роду паслен(Solanum), секции клубненосов. Виды картофеля объединены в 32 серии, 5 подсекций.
Наибольшую ценность представляют виды, входящие в серию Tuberosa. К серии Tuberosa и относится повсеместно распространенный, очень полиморфный вид культурного картофеля Solanum tuberosum L.
До сих пор среди ученых нет единого мнения, откуда появился картофель. Одни утверждают, что он завезен из Перу, другие считают, что он ведет свою родословную из Чили, где условия его произрастания близки к условиям многих стран Западной Европы с умеренно теплым климатом. Академик М.Х. Чайлахян (1990) пишет, что существует два
центра происхождения возделываемых видов картофеля. Один центр расположен в тропическом поясе Южной Америки в горных районах Анд - в Боливии и в Перу, другой расположен в умеренных широтах Чили. В первом центре возникли сорта тетраплоидного подвида Solarium andigena, которые способны к клубнеобразованию при короткой длине дня (12-13ч), во втором - сорта Solanum tuberosum, которые образуют клубни при длине дня от 12 до 18 часов в сутки.
Первые сведения о происхождении картофеля датируются 1536 годом. В горах Боливии и Перу оседлые племена индейцев, занимающиеся сельским хозяйством, выращивают картофель, очевидно, уже около 1000 лет. Об этом говорят и описания религиозных обрядов, и изображения картофеля на древних керамических сосудах. Пока еще не установлено, когда, как и кем был завезен картофель в Европу. Первыми датами, связанными с завозом картофеля в Испанию, считают 1553, 1565 и 1573 гг. (Хайнц А., 1986).
Историю картофеля в России делят на два этапа: первый - период стихийного проникновения с единичными случаями интродукции по торговым путям (до 1765 г.) и второй - начало систематического выращивания, когда 19 января 17 65 г. Сенат издал первый Указ о внедрении картофеля (Л.П. Бобкова, 198 6) .
Главная биологическая особенность картофеля заключается в образовании подземных побегов - столонов, окончания которых, состоящие из нежных, тонкостенных клеток, наполненных крахмалом, постепенно утолщаясь, превращаются в клубни. Таким образом, клубень картофеля - подземный укороченный побег стебля, превращенный как бы в хра 10 нилище запасных питательных веществ. Сходство его со стеблем видно из того, что в раннем возрасте на нем имеются чешуйчатые листочки, в пазухах которых закладываются покоящиеся почки - по 3-4 в каждом глазке. По анатомическому строению чередование и расположение всех тканей и сосудистых пучков в клубнях такое же, как и в стебле. Кроме того, под действием света клубни зеленеют, образуя хлорофилл.
Столоны образуются из почек как на ростках, развивающихся на материнском клубне, так и из почек надземных побегов, если последние поместить в рыхлую, влажную почву. На этом основан агроприем окучивание молодых всходов картофеля (В.И. Эдельштейн,19 62).
Размножается картофель вегетативно (клубнями, ростками, черенками) и семенами - преимущественно в селекционной работе.
У картофеля, выращиваемого из семени, образуется главный сильно разветвленный корень, кроме того, корни развиваются на столонах из оснований почек. У картофеля, выращиваемого из клубней, корни развиваются из оснований почек, покрывающих подземные побеги - столоны.
Количество столонов на один куст определяется их количеством на одном стебле в кусте. Обычно на стебле формируется 4-7 столонов (Б.И. Саченко и др., 1994, Б.А. Писарев, 1986, 1990). Клубнеобразующие столоны (составляют около половины всех столонов куста) отличаются более крупными сосудами, большим числом сосудов ксилемы и развитой вторичной ксилемой.
Форма клубня разнообразна: круглая, удлиненная, овальная, округло-овальная, удлиненно-овальная и зависит от сорта и условий выращивания. Окраска белая, розовая и сине-фиолетовая. Окраска мякоти колеблется от белой до интенсивно кремово-желтой.
Картофельное растение имеет несколько стеблей, каждый из которых ветвистый или без ветвей, часто прямостоячий или несколько наклонный, слегка ребристый, покрыт короткими прижатыми волосками. Стебли зеленые, частично или полностью окрашены антоцианом, который придает им красно-коричневый или черный оттенок. Стебель полый, особенно в нижней его части, на гранях имеет пленчатые зеленые выросты черешков листа, которые могут быть волнистые или прямые. В кусте чаще всего 4-8 стеблей, их количество варьирует в зависимости от сорта, массы посадочного клубня и числа проросших на нем клубневых глазков
Поскольку количество стеблей в кусте влияет на урожай картофеля, агротехнические приемы подготовки посадочного материала направлены на увеличение количества пробудившихся почек и, соответственно, формирование из ростков стеблей. С целью повышения стеблеобразующей способности клубня проводят проращивание клубней, обработку семенных клубней стимуляторами роста, ростовыми веществами, делают надрезы клубней и применяют другие физические факторы воздействия на картофель, что стимулирует пробуждение большего числа почек. Общее число пробудившихся почек может превысить количество глазков на клубне (за счет наличия 3 и более почек в каждом глазке). Однако не из всех проснувшихся почек образуются ростки и не из всех ростков формируются стебли, что зависит от свойств клубня и состояния почвы (ее температуры и влаж 12 ности), иногда часть образовавшихся ростков под влиянием различных факторов прекращает свое развитие. Установлено, что каждой группе сортов картофеля в зависимости от длины периода их вегетации и каждому сорту в пределах этих групп соответствует свой оптимальный стеблестой (количество стеблей на 1 га) , обеспечивающий максимальную урожайность; например, для сорта Огонек -250-300 тыс. стеблей на 1 га (Б.И. Саченко и др., 1994).
Лист у картофеля - сложный, сильнорассеченный, непарноперистый, с чередованием крупных долей с более мелкими. Однако, первые, появляющиеся после прорастания клубня листья простые, цельнокрайние или слаборассечен-ные.
Содержание и методика проведения анализов и сопутствующих наблюдений
Спанбонд представляет собой очень легкий светопроницаемый пористый материал, спрессованный и точечно сваренный из волокон стабилизированного полипропилена. Одну делянку картофеля укрывали единым полотнищем.
Во всех вариантах этого опыта использовали клубни сортов Елизавета и Пушкинец, пророщенные на свету. Клубни массой 50-70 г высаживали по схеме 70x30 см.
Площадь учетной делянки 10-15 м2. Повторность трех -четырехкратная. На каждой делянке размещали по два ряда растений (рис. 2.3) . Расположение повторностей последовательное, трех или четырехъярусное.
Содержание и методика проведения анализов и сопутствующих наблюдений В период проведения экспериментальной работы выполняли следующие наблюдения и учеты: - фенологические: при их проведении отмечали дату посадки, появление единичных (10%) и массовых (75%) всходов, начало (10%) и массовое (75%) цветение, даты уборок. - биометрические: через каждые 15 дней, после появления массовых всходов, измеряли высоту растений, подсчитывали число листьев и количество стеблей в кусте. Площадь листовой поверхности определяли методом высечек. Учеты проводили на десяти растениях в каждой повторно-сти. - физиологические: устанавливали содержание хлорофилла в листьях растений на электрофотокалориметре КФК-2 по методу Т.П. Годнева. Чистую продуктивность фотосинтеза (ЧПФ) определяли методом периодического отбора проб растений, у которых находили обшую массу и площадь листьев в начале и конце учетного периода. Расчет проводили по формуле: ЧПФ = (B2-Bi)/(0,5- (Si+ S2) -n) ; где Bi и B2 - сухая масса растений в начале и конце учетного периода, г. Si и S2 площадь листьев в начале и конце учетного периода, см2. п - период между двумя наблюдениями, дней. Коэффициент хозяйственной эффективности (Кхоз) определяли во время проведения динамических копок. Содержание сухого вещества в листьях картофеля определяли методом высушивания при температуре 105 С до постоянной массы. - биохимические: содержание крахмала определяли по сле каждой уборки методом А.И. Ермакова, количество су хого вещества в клубнях - методом высушивания, наличие аскорбиновой кислоты (витамин С) по методу Б.П. Плешко ва. Анализы почвенных образцов для агрохимической характеристики проводили по общепринятым методикам: - рН - потенциометрически в вытяжке КС1, гидролитическую кислотность по Каппену - Гильковичу, гидролизуе-мый азот методом Тюриной и Кононовой, подвижный фосфор и калий - по методу Кирсанова. Анализы проводили на кафедре агрохимии СПбГАУ. - учет урожая осуществляли путем взвешивания, поде-ляночно. При уборке картофеля учитывали стандартную и нестандартную продукцию, считали клубни на каждой делян 31 ке. К стандартным относили клубни диаметром более 3 см (ГОСТ 7176-85 «Картофель свежий продовольственный, заготовляемый и поставляемый»). Проводили пробные динамические копки.
Лорх А.Г. (1948) считает, что учет только конечного урожая не может вскрыть всех причин, определивших в течение вегетации образование высокого урожая. Логично и неизбежно поэтому после более грубой оценки агромеро-приятий по конечному урожаю переходить к изучению динамики накопления урожая.
Математическая обработка данных по урожайности картофеля в различных вариантах выполнена методом дисперсионного анализа. Б.А. Доспехов (1985) отмечает, что дисперсионный анализ дает возможность получить представление о степени, или доле влияния того или иного фактора.
Экономическую эффективность различных приемов и сортов определяли по каждому варианту в ценах 2000 г. Исходя из стоимости реализованной продукции (по дифференцированным ценам, в зависимости от сроков реализации) определяли себестоимость продукции, прибыль с 1 га и рентабельность культуры.
Получение ранней продукции картофеля во многом зависит от метеорологических условий.
Климат Ленинградской области умеренно-континентальный, с умеренно-холодной зимой и нежарким летом. В течение года дуют в основном юго-западные ветры, но летом увеличивается повторяемость северных и северо-западных ветров. По многолетним наблюдениям количество осадков в среднем за год равно 5 90 мм, среднемесячная температура воздуха за год + 4,1 С, абсолютный минимум температуры наблюдался в феврале месяце (- 34,6 С).
Весна поздняя, растянутая, нередко холодная. Средняя многолетняя дата последнего мороза - 21.05. Часто наблюдаются случаи и более поздних морозов (до 5.06). По многолетним наблюдениям снег сходит 21.04 с возможными отклонениями от 4.04 до начала мая. Вторая половина апреля в Ленинградской области, как правило, значительно теплее начала мая.
В весенний и осенний периоды имеет место переувлажнение пахотного слоя почвы, особенно на глинистых и суглинистых почвах. Лето нежаркое и короткое. Среднемесячная температура воздуха в период вегетации + 13,6 С.
Основные метеорологические показатели приводятся по данным гидрометеорологической станции расположенной в г. Пушкин на территории опытного поля СПбГАУ (широта 5 9 44 ; долгота 30 23 ).
Важное значение при выращивании картофеля имеет те-плообеспеченность вегетационного периода (табл. 2.2) .
Как видно из таблицы, наступление среднесуточных температур +5 С приходится в среднем на 25 апреля и продолжается до 10 октября. Продолжительность периода активной вегетации со среднесуточной температурой воздуха выше +10 С составляет 118 дней, с суммой положительных температур 1751С. Безморозный период в воздухе составляет 138 дней и длится с 12 мая по 28 сентября.
Фотосинтетическая деятельность растений картофеля при различных способах подготовки клубней к посадке
Как и в период исследований 1994-1996 г.г. все способы подготовки клубней к посадке в 1999-2000 г.г. дали урожайность товарной продукции выше, чем контроль (без подготовки).
Так на 10.07.00 у сорта Пушкинец в лучшем варианте «проращивание во влажной среде» урожайность товарной продукции составила 6,8 т/га, в вариантах «проращивание на свету» - 2,8 т/га, «обработка гуматом натрия» - 1,8 т/га и в контроле - 1,6 т/га. У сорта Елизавета урожайность товарной продукции несколько выше, чем у сорта Пушкинец и составляет - 10,3 т/га при проращивании клубней во влажной среде, 2,5 т/га в варианте «проращивание на свету», 2,1 т/га - в варианте «обработка гуматом натрия», 2,0 т/га в контроле.
Масса одного товарного клубня находится в прямой зависимости от способа подготовки посадочного материала и сорта картофеля. Так в лучшем варианте по обоим сортам «проращивание во влажной среде» на 10.07.00 она составила 4 7г у Пушкинца и 54 г у Елизаветы.
При последующих динамических копках тенденция по урожайности товарной продукции и массе одного товарного клубня такая же.
Следует особо отметить, что эффект от подготовки клубней к посадке в большей степени проявляется при ранней уборке и в дальнейшем несколько сглаживается. По мнению Б.С. Пучкова (1959) снижение эффективности яровизации к концу вегетационного периода обусловлено особенностями роста ботвы и ассимиляционной поверхности.
Так, при окончательной уборке 30.07.00 г. товарная урожайность у сорта Пушкинец по лучшему варианту «проращивание во влажной среде» составила 17,8 т/га и массе товарного клубня 74 г , при «проращивании на свету» - 16,1 т/га, «обработка гуматом натрия» - 12,1 т/га, контроль - 10,9 т/га. По сорту Елизавета урожайность товарной продукции намного выше, чем у сорта Пушкинец. И в лучшем варианте «проращивание во влажной среде» она составила 24,7 т/га при массе товарного клубня 134 г.
Биохимические показатели клубней в зависимости от способов подготовки посадочного материала
Все способы подготовки посадочного материала оказали положительное влияние на биохимический состав клубней.
Известно, что содержание крахмала в клубнях картофеля является наиболее важным его показателем. Количество крахмала в основном зависит от сортовых особенностей. Однако многие другие факторы, такие как климатические особенности, применяемая агротехника, степень зрелости клубней, также оказывают существенное влияние на накопление крахмала в клубнях (Л.П. Бобкова,198 6).
Исследованиями О.Д. Андрушко (197 2) установлено, что накопление сухих веществ и крахмала в молодых клубнях протекает не механически, за счет ускорения роста, а намного сложнее - через качественные изменения в процессе развития растительного организма в период проращивания посадочного материала. Предпосадочное проращивание клубней, по данным Е.А.
Янатьевой (1968), Г.А. Ганзина (1972), не только улучшает товарные качества урожая при ранней уборке, но и способствует повышению содержания крахмала и витамина С.
Содержание аскорбиновой кислоты в картофеле невысокое, однако при сравнительно большом потреблении картофеля для питания на протяжении всего года он нередко является основным источником витамина С в нашей стране.
В 1994 г., при сравнительно поздней уборке урожая (03.08), количество крахмала в клубнях было примерно одинаковым во всех вариантах опыта и колебалось по сорту Пушкинец от 18,4% до 19,4%.
Анализируя данные 1995 и 1996 г.г. (табл. 3.17) можно заключить, что содержание сухого вещества и крахмала в клубнях увеличивается с возрастом растений и существенно зависит от способа подготовки посадочного материала. Так в контроле (без подготовки) крахмал составлял 11,7%, на 12.07.95 и 19,2% на 03.08, сухое вещество 16,9% и 29,4% соответственно. В лучшем варианте «проращивание во влажной среде» крахмал соответственно 10,9% и 20,5%, сухое вещество - 16,5% и 28,1%.
СИ. Ефремов (1958) отмечает, что содержание крахмала у яровизированного и неяровизированного картофеля изменяется во времени. Яровизация обеспечивает повышение крахмалистости клубней в более ранние сроки уборки по сравнению с неяровизированными клубнями.
После этого разница в содержании крахмала между яровизированным и неяровизированным картофелем уменьшается (Б.С. Пучков, 195 9) . По данным З.А. Дмитриевой (1983), проращивание клубней при температуре 12-15С как на свету, так и в темноте повышает крахмалистость клубней не менее чем на 1%. Это обусловлено более быстрым появлением всходов (на 7-10 дней); дальнейшее развитие растений также ускоряется, вследствие чего увеличивается период роста клубней, что и ведет к накоплению большего количества сухих веществ .
Экономическая эффективность возделывания различных сортов при производстве раннего картофеля
Взаимодействие картофельного растения со средой обитания (почвенной и воздушной) основывается на общих биологических законах, а именно: 1)незаменимости и равнозначности факторов жизни; 2)неравноценности факторов среды; 3)минимума, оптимума и максимума факторов жизни; 4)совокупного действия факторов жизни. Первый закон устанавливает, что ни один из факторов жизни растений - тепло, влага, свет, воздух и питательные вещества - не может быть заменен никаким другим. Из второго закона следует, что кроме обязательных факторов имеются случайные необязательные факторы, без которых растение может существовать (например, облачность, ветер, механический состав почвы и другие, а также все антропогенные факторы). Влияние факторов среды на жизнь растений неравноценно, одни факторы могут ослабить или усилить действие других факторов жизни.
Закон минимума, оптимума и максимума определяет степень обеспеченности растений факторами жизни. При оптимальной обеспеченности всеми факторами жизни растение до предела реализует заложенный в нем генетический потенциал роста, развития и продуктивности. При уменьшении или увеличении дозы какого-либо фактора жизнедеятельность растений ограничивается в первом случае от недостатка, во втором - от избытка факторов.
В соответствии с законом совокупного действия факторов жизни - оптимальные условия среды обитания формируются при гармоничном сочетании всех основных факторов жизни. И факторы жизни, и факторы среды осуществляют свое влияние на рост, развитие и продуктивность растений через почвенные и погодно-климатические условия.
В почвенно-климатических условиях Северо-Западного региона РФ при вырашивании раннего картофеля наибольшее внимание приходится уделять удовлетворению растений теплом. Как уже было отмечено в главе 1.2., при температуре почвы на глубине посадки 11-12С всходы появляются на 23-й день, 14-15 - на 17-18-й, 18-25 - на 12-13-й и 27-28 на 16-17-й день. Сумма температур выше 10 С за вегетационный период, необходимая для полного развития растений для раннеспелых и среднеранних сортов, в среднем равна 1000-1400С (С.Н. Карманов, B.C. Серебренников, 1993).
Поэтому при выращивании раннего картофеля для получения стабильного урожая товарной продукции стоит острая необходимость создания оптимальных условий для прорастания клубней и начального роста растений.
Вопрос о возможности использования сооружений защищенного грунта для получения урожая картофеля в наиболее ранние сроки был поднят давно. Так, по данным А.Я. Камераза (1952), полноценный урожай раннего картофеля в парниках может быть получен в условиях Ленинградской области в конце мая - начале июня.
Однако, выращивание раннего картофеля в условиях защищенного грунта - это дорогостоящее мероприятие (А.Я. Камераз, 1952, Маба Фостен, 1997). Поэтому в наших исследованиях мы использовали временные, простейшие и наиболее дешевые укрытия из полиэтиленовой пленки и спанбонда.
По данным Э.Э. Брауна (1983) применение пленочных укрытий при выращивании раннего картофеля значительно улучшает температурный режим почвы, уменьшает влияние сильных ночных понижений температуры, а также окупаются доходом от реализации раннего урожая и дают большую прибыль.
С другой стороны, под пленочными укрытиями в дни с большой солнечной инсоляцией могут наблюдаться перегревы, которые отрицательно влияют на растения.
Для создания оптимального температурного режима при выращивании раннего картофеля нами были применены и изучены простейшее малогабаритное укрытие из полиэтиленовой пленки и бескаркасное укрытие полимерным материалом спанбондом, которые устанавливали одновременно с посадкой клубней.
Малогабаритные пленочные укрытия пропускают 83% солнечной радиации. Предотвращают губительное действие заморозков до -0,9 С. Среднесуточная температура выше на 2,4 С, относительная влажность воздуха на 12% по сравнению с открытым грунтом.
Бескаркасное укрытие спанбондом пропускает 70% солнечной радиации. Ночная температура сравнивается с открытым грунтом и от заморозков не защищает. Однако, под укрытием, в зоне роста картофеля, дневная температура воздуха на 4...6 С выше, чем в открытом грунте. . Сравнительная оценка влияния различных условий выращивания на рост и развитие картофеля
Условия микроклимата под малогабаритными укрытиями и спанбондом способствовали более лучшему росту и развитию растений картофеля.
При проведении фенологических наблюдений (табл. 3.33) было установлено, что наиболее ранние и дружные всходы по обоим сортам получены при использовании малогабаритных укрытий из полиэтиленовой пленки (МГУ). Промежуток времени от посадки до массовых всходов у сорта Пушкинец составил 11 дней, у сорта Елизавета -10 дней.
А. Хайнц (198 6), Ямранзын Э. (1987) отмечают, что при укрытии гребней полиэтиленовой пленкой происходит более активное появление всходов и прохождение растениями ранних фаз развития, чем у растений картофеля выращиваемых без пленки.
Укрытие из спанбонда также дало положительный эффект. Так, массовые всходы у сорта Пушкинец появились через 14 дней, у сорта Елизавета - через 12 дней, что на 4 и б дней раньше, чем в контроле (открытый грунт).
Благодаря более ранним всходам растений картофеля и полученному вследствие этого «забегу» в росте и развитии, а также в связи с лучшим температурным режимом под малогабаритным укрытием и спанбондом, прохождение всех фенофаз растениями в этих вариантах существенно опережало контроль (открытый грунт). Кроме того, «забег» в росте и развитии позволил увеличить период вегетации по обоим сортам картофеля под малогабаритным укрытием на 6-7 дней, под спанбондом на 4-6 дней.
