Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы
1.1. Способы подготовки клубней к посадке 7
1.2. Густота посадки и масса семенных клубней 12
1.3. Роль основного удобрения в формировании урожайности икачества клубней картофеля 24
2. Условия проведения опытов и методика исследований
2.1. Почвенно-климатические условия Республики Татарстан 42
2.2. Методика полевых опытов и лабораторных исследований 47
2.3. Метеорологические условия в годы проведения опытов 53
3. Способы подготовки клубней к посадке
3.1. Развитие растений пособы подготовки клубней к посадке
3.2. Развитие листовой поверхности, ФП, содержание хлорофилла, чистая продуктивность фотосинтеза, кпд ФАР 65
3.3. Суммарный расход воды и коэффициент водопотребления 73
3.4. Урожайность, структура урожая и качество продукции 74
3.5. Показатели качества урожая 77
3.6. Вынос элементов питания 80
3.7. Экономическая оценка 81
4. Густота посадки и масса семян
4.1. Развитие растений 83
4.2. Урожайность, структура урожая 95
4.3. Качество клубней 99
4.4. Экономическая оценка 104
5. Удобрение картофеля сорта луговскои
5.1. Развитие растений 106
5.2. Динамика листовой поверхности, содержание хлорофилла, чистая продуктивность фотосинтеза, показатели продуктивности фотосинтеза ИЗ
5.3. Динамика элементов питания в почве и растениях 120
5.4. Расход воды и коэффициент водопотребления 125
5.5. Урожайность, структура урожая 127
5.6. Качество клубней 129
5.7. Вынос и использование элементов питания из почвы и удобрений . 134
5.8. Энергетическая и экономическая оценка 136
Выводы 137
Предложения производству 139
Список использованной литературы 141
Приложение 171
- Способы подготовки клубней к посадке
- Почвенно-климатические условия Республики Татарстан
- Развитие растений пособы подготовки клубней к посадке
- Урожайность, структура урожая
Введение к работе
Цель и задачи исследований. Целью исследований явилось выявление наиболее эффективного способа подготовки семян к посадке, установление оптимальной площади питания при различной массе семенных клубней и норм удобрений под запланированную урожайность 25,0 - 40,0 т/га клубней среднеспелого сорта картофеля Луговской. В задачу исследований входило: установить наиболее эффективный способ подготовки семян к посадке; изучить параметры фотосинтезирующего аппарата при различных способах подготовки семян к посадке; изучить влияние крупности семенных клубней и площади питания на закономерности развития растений и формирование урожайности клубней картофеля; обосновать урожай, формирующийся за счет эффективного плодородия почвы; изучить нормы удобрений под различные уровни запланированных урожаев среднеспелого картофеля сорта Луговской с учетом его биологических особенностей, коэффициентов использования NPK из почвы и удобрений; дать экономическую и энергетическую оценку изучаемых приемов агротехники.
Научная новизна. Впервые в условиях Республики Татарстан на черноземных почвах был проведен комплексный подход к изучению способов подготовки семенных клубней картофеля к посадке, установлена оптимальная площадь питания растений при различной массе клубней, обоснованы элементы формирования запланированных урожаев среднеспелого сорта картофеля Луговской. ^Ъучены количественные характеристики фотосинтетической деятельности, структура урожая, коэффициент водопотребления при изучаемых приемах агротехники. Установлена корреляционная зависимость между урожайностью и показателями фото синтетической деятельности посадок картофеля.
Практическая ценность. Данные, полученные в результате научных исследований, дают основание рекомендовать применять в производственных условиях наиболее эффективный способ подготовки семенных клубней к посадке. Мксимально использовать на семенные цели разные по массе клубни с семенных участков, выращенные при различных площадях питания. Нормы органических и минеральных удобрений устанавливать с учетом запланированного урожая, содержания питательных веществ в почве и коэффициентов использования их из почвы и удобрений.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Эффективный способ подготовки семенных клубней к посадке при различной обеспеченности растений элементами питания. V
2. Наиболее оптимальная семенная фракция клубней при различной площади питания картофеля. \/
3. Оптимальные параметры структуры урожая и фотосинтетической деятельности посевов картофеля при уровнях урожайности клубней 20-40 т/га.
4. Возделывание картофеля с применением изучаемых элементов технологии экономически и энергетически эффективно.
Апробация работы. Результаты исследований доложены на научно-практических конференциях Татарского института переподготовки кадров агробизнеса и Казанской государственной сельскохозяйственной академии (2003-2004), на Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых (Казань, 2004), на Всероссийской научно-практической конференции (Казань, 2005) и получили положительную оценку.
Публикации результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 5 научных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 217 страницах машинописного текста. Работа состоит из введения, 5 глав, выводов и предложений производству, включает 66 таблиц, 3 рисунка и 52 таблицы в приложении. Список литературы включает 319 наименований, в том числе 26 иностранных авторов.
Способы подготовки клубней к посадке
Производственной практикой и научными исследованиями в принципе установлена полезность различных приемов подготовки семенного материала к посадке. В зависимости от сорта, срока посадки, увлажнения, температурных, почвенных и других условий поднимают урожайность клубней проращивание на свету, во влажной среде, комбинированное проращивание, провяливание, обогрев теплым воздухом и др. Подчас весьма высока значимость обработки посадочного материала фунгицидами, растворами ростовых веществ и микроэлементов, отборов и калибрования.
В Республике Татарстан достаточно широкое распространение, начиная с тридцатых годов, получила так называемая яровизация - проращивание на свету. Проводятся простейшие отборы по крупности клубней, пораженности болезнями и другим признакам. Проращивание и некоторые другие приемы изучались и в краткосрочных опытах научных учреждений республики, хотя результаты их не нашли должного отражения в литературе.
Главная особенность подавляющего большинства исследований выполнение без учета уровня выращиваемого урожая. Влияние приемов подготовки посадочного материала могло быть прослежено и на очень низких, и средних, и высоких и очень высоких урожаях. Интенсификация приемов выращивания картофеля в расчете на получение высоких заданных урожаев выдвинула необходимость дифференцированной оценки приемов подготовки семян к посадке.
На благоприятное воздействие проращивания на клубнеобразование и повышение урожайности на основе опытных данных указывают многие авторы (7, 8, 51, 80, 81, 85, 113, 129, 169, 173, 178, 194, 204, 205, 224, 242, 245, 247, 255, 256, 264, 269, 280, 282).
Они сходятся на том, что эффект от яровизации обусловливается биологическими требованиями картофельного растения и факторам. При возделывании в условиях Севера, вследствие короткого вегетационного периода, не хватает времени для полного созревания клубней. Яровизация же, способствуя сокращению вегетационного периода, обеспечивает быстрое развитие, более высокую урожайность и повышает содержание крахмала. В условиях Центральной Нечерноземной зоны, Северо-западных, западных областей, Белоруссии и прибалтийских республик, где в основном возделываются среднепоздние и поздние сорта картофеля, яровизация также способствует более быстрому вызреванию и увеличению урожайности. В южных районах она приводит к более полному использованию картофельным растением запаса зимне-весенней влаги и оптимальных температур, а при посадке ранних сортов, при которых картофель поражается фитофторой особенно сильно, удается убрать до поражения.
Этот прием по имеющимся данным позволяет ускорить появление всходов (на 10-12 дней), наступление фаз цветения и формирования клубней (208, 210, 217). По обобщенным данным НИИКХ, яровизация семенных клубней обеспечила прибавки урожая раннего картофеля в различных зонах страны от 2,4 до 9,0 тонн с 1 га (92).
Проращивание и провяливание усиливает ход ферментативных процессов в клубнях, обуславливает позеленение их и ускоряет прорастание (134). На ускорение деятельности ферментов в клубнях и повышение концентрации при проращивании отмечает А.С.Васютин (47). Это в значительной мере стимулирует прорастанию почек и дальнейшее развитие ростков. На клубнях при этом хорошо развиваются не только верхушечные глазки, но и большинство боковых. Из глазков появляются короткие толстые ростки темно-зеленой окраски. В нижней части ростков образуются корневые бугорки, из которых через 5-6 дней после посадки клубней развивается мощная корневая система. Всходы появляются на 10-12 дней раньше, быстрее начинают цветение и клубнеобразование, сбор урожая в зависимости от сорта картофеля возможен на 15-20 дней раньше. Прибавка урожая раннего картофеля от проращивания клубней достигает 40-60 %.
Яровизация является незаменимым приемом для получения высоких урожаев в условиях Нечерноземной зоны. На почвах Центральной поймы р.Москвы она повышала урожайность сорта Лорх на 6,7-8,2 т/га, Передовик на 5,0-6,1 т, Берлихенген на 5,6-6,8 т/га (26).
Яровизации клубней в течение 35 дней обеспечивает и повышение урожайности на 9,2 тонн и крахмалистости на 2% и на тяжелосуглинистых пойменных почвах Московской области (201).
Анализируя исследования, проведенные ВНИИСП в течение ряда лет, Б.М.Виноградский (50) установил, что яровизация посадочного материала повышает урожай клубней на 10-15 %, крахмалистость - на 0,6-2,2 %.
Наряду с ускорением развития картофельного растения, яровизация способствует выявлению больных и вырожденных клубней, что в свою очередь позволяет предотвратить изреженность посадки и распространение болезней (17, 211).
Во время проращивания отбирается до 37-45% больных и поврежденных клубней (214, 215, 216), что в первую очередь сказывается на урожайности картофеля (12).
Почвенно-климатические условия Республики Татарстан
В числителе количество осадков по месяцам, мм В знаменателе температура воздуха по месяцам, С На рост и развитие сельскохозяйственных культур большое влияние оказывает температура почвы на глубине 10 см. Лучшие сроки посадки картофеля наступают тогда, когда среднесуточные температуры почвы на глубине размещения клубней поднимаются до +5 + 8 С. Среднемноголетние температуры почвы на этой глубине ко времени завершения посева ранних яровых культур в республике обычно всегда ниже 10, в начале второй декады мая она достигает 10 - 12, а в третьей декаде мая 13-16 С.
Важнейшим агроклиматическим элементом являются атмосферные осадки. По многолетним данным (табл. 1) в разные зоны Республики Татарстан выпадает их за год в пределах 411 - 182 мм, сумма осадков за вегетационный период составляет 300 - 330, с ноября по март в виде снега - 106 - 142 мм. Весной в большинстве случаев почва имеет максимальный запас влаги. В начале вегетации ее запасы в метровом слое почвы на зяби составляют на светло серых лесных почвах 169 - 180 мм, на оподзоленных и выщелоченных черноземах 140 - 160 мм, на обыкновенных и карбонатных черноземах 120 - 140 мм. В дальнейшем запасы влаги постепенно убывают, но со второй половины лета запасы влаги увеличиваются вновь и к концу вегетации доходят на почвах тяжелого механического состава до 130- 170 мм и на супесчаных - до ПО- 130 мм.
Немаловажным агроклиматическим показателем является относительная влажность воздуха, особенно в дневное время, когда она оказывается наименьшей. Средняя майская относительная влажность колеблется по территории от 57 до 62 %, тесно выражена зависимость относительной влажности от количества выпадающих осадков и состояния неба. В июне, в наиболее ответственное время вегетационного периода, относительная влажность повышается на 4 - 8 %, по сравнению с маем. В этом месяце существенно увеличивается сумма осадков, а также июнь является одним из наиболее солнечных месяцев. Но в засушливые годы, в те же месяцы, она снижается до 26 - 36 %, а во влажные годы, наоборот, возрастает до 60 — 70 %.
В дальнейшем относительная влажность продолжает расти, хотя средние значения ее мало отличаются по месяцам.
Вышеизложенные данные свидетельствуют о том, что климатические условия Республики Татарстан в большинстве случаев складываются довольно благоприятно для выращивания высоких урожаев картофеля. Почвенный покров территории Республики Татарстан разнообразен. Он представлен дерново-подзолистыми, лесостепными, дерново-карбонатными, черноземами и пойменными почвами.
Дерново-подзолистые почвы расположены преимущественно в Предкамье, где они занимают около 21% общей площади сельскохозяйственных угодий зоны. Почвы этого типа характеризуются неглубоким перегнойным горизонтом (около 18 см), низким содержанием гумуса (1,8 - 2,0 %), бесструктурные, бедны питательными веществами, особенно азотом и фосфором, с кислой реакцией среды. По степени развития подзолистого и дернового процессов эти почвы подразделяют на сильно, средне и слабоподзолистые.
36,3 % земельной площади Республики Татарстан и 59,8 % - Предкамья занимают серые лесные (лесостепные) почвы. По содержанию перегноя и степени развития дернового процесса они подразделяются на светло-серые, серые и темно-серые, коричнево-серые.
Светло-серые лесные почвы распространенны преимущественно в Предкамье и высоком Предволжье. Мощность пахотного слоя составляет около 20 см, большей частью тяжелосуглинистые и среднесуглинистые. Содержание гумуса около 3 %. Сумма поглощенных оснований -15-23 м/экв, гидролитическая кислотность от 2,5 до 4,0 мг/экв на 100 г почвы. Степень насыщенности основаниями 80 90 %. Реакция почвенного раствора от 5 до 9 рН. По своим физико-химическим свойствам они близки к дерново-подзолистым почвам.
Темно-серые лесные почвы отличаются от светло-серых повышенным содержанием гумуса (5,5 - 6,5 %), имеет сравнительно прочную крупнозернистую и мелкозернистую структуру и темно-серую окраску перегнойного горизонта, мощность которого достигает 30 - 40 см. Они по своему характеру приближаются к черноземам.
Серые лесные почвы размещаются на повышенных местах Закамья, на средних частях пологих склонов в Предволжье. По своим показателям они занимают промежуточное положение между светло и темно-серыми. Окраска перегнойного горизонта серая, мощность 25 - 30 см. Гумуса в верхнем слое содержится 4 - 6 %. Механический состав их тяжелосуглинистый и среднесугл инистый. Сумма поглощенных оснований 20,5 - 31,6 м/экв., гидролитическая кислотность 1,2 - 4,3 мг/экв. на 100 г почвы. Степень насыщенности основаниями 87 - 96 %. Подвижных форм фосфора и калия содержат 8 -14 мг на 100 г почвы.
Коричнево-лесостепные почвы отличаются от других почв своим коричневым цветом, более равномерной средне или мелкоореховой структурой, вскипает от соляной кислоты в горизонте В, это признак близкого залегания извести.
Около 48 % от всей площади сельскохозяйственных угодий Республики Татарстан занимают черноземные почвы, которые в основном расположены в Закамье и Предволжье. В Закамье больше всего встречаются выщелоченные черноземы, а в Предволжье типичные (обыкновенные). В зависимости от мощности гумусового горизонта отличают маломощные, среднемощные и мощные черноземы. Содержание гумуса в выщелоченных черноземах 7 - 9 %, а в типичных 9,4 - 9,9 % и в карбонатных около 8,5 %. Все разновидности этих почв имеют высокий уровень естественного плодородия. Они очень богаты питательными веществами, имеют благоприятные агрофизические и агрохимические свойства. При высокой агротехнике обеспечивают получение высоких урожаев сельскохозяйственных культур.
Развитие растений пособы подготовки клубней к посадке
Интенсивный рост ботвы в наших опытах происходил до конца июля, в дальнейшем прирост ее массы был незначительным, максимальная её величина формировалась к концу цветения, а затем происходило уменьшение.
На формирование ассимиляционной поверхности картофеля влияли уровень минерального питания, способы подготовки клубней, а также погодные условия. Увеличение размеров листовой поверхности у сорта Огонек продолжалось до конца цветения растений, затем в результате начала отмирания листьев она постепенно уменьшалась.
Наибольшей площадью листьев в опытах отличались растения, выросшие при совместном применении повышенных доз удобрений с посадкой предварительно проращенными клубнями. Так, начиная с ранних фаз развития растений удобрения, внесенные под урожай 35 т/га, обеспечивали формирование более мощной ассимиляционной поверхности и максимальная ее величина - 46,7 тыс. м на 1 га, в среднем за исследуемые годы, отмечена при посадке проращенными клубнями. В дальнейшем величина листовой поверхности на всех вариантах постепенно снижалась (табл.9). К фазе начала отмирания ботвы ее величина на фоне удобрений рассчитанном на урожайность клубней 25 т/га, в зависимости от способа подготовки посадочных клубней снизилась на 25,5-30,8%, а на фоне 35 т/га на 21,2-25,8%. К уборке отмечалось еще более значительное снижение величины листовой поверхности, хотя фотосинтез продолжался.
Повышение фона питания также способствовало повышению суммы ФП за вегетацию. Так в зависимости от способа подготовки семенных клубней к посадке повышение фона питания увеличило сумму ФП на 0,708 - 0,913 млн. м2 суток на га или на 24,5-30,8% (табл. 10).
Динамика нарастания массы клубней находилась в прямой зависимости как от фона удобрений, так и от способа подготовки посадочного материала. Уже в первой половине вегетации разница в массе клубней между вариантами была значительной. Это объясняется более ранним началом клубнеобразования при проращивании и провяливании посадочного материала. Сформировав большее количество клубней на 1 куст, растения картофеля на фоне 35 т/га при посадке пророщенным посадочным материалом обеспечили накопление массы клубней на 30,2% больше, чем на контроле, на 20,7% по сравнению с посадкой с прогретыми клубнями и на 9,3% провяленными клубнями. Аналогичная картина наблюдалась на фоне рассчитаном на урожайность 25 т/га.
В первую половину вегетации влияние фона 35 т/га было незначительным. Начало клубнеобразования на повышенном фоне даже несколько задерживалось, но к концу цветения наблюдалась большая разница и повышенный фон удобрений рассчитанный на урожайность 35 т/га в зависимости от способа подготовки посадочных клубней сформировал массу клубней на 21,6-38,0 % больше, чем на фоне 25 т/га (табл.11).
Закономерного влияния способов подготовки посадочных клубней на содержание хлорофилла в листьях картофеля не проявлялось. Если в период бутонизации и цветения его содержание было больше на вариантах, где высаживали пророщенные, то после цветения при посадке холодными клубнями.
Общая сухая масса в посевах картофеля интенсивно нарастала до самой уборки. В первую половину вегетации она формировалась за счет нарастания надземной массы, а в вторую накопления массы клубней. В фазу цветения, в период максимального нарастания надземной массы на фоне удобрений рассчитанном на урожайность 25 т/га при посадке пророщенными клубнями она составила 665 г/м , что на 78 г/м больше варианта с применением провяленных, на 144 г/м прогретых клубней и на 169 г/м по сравнению с контролем (табл.13). К уборке общая сухая масса значительно и по вариантам имела такую же закономерность. Значительно выше общая сухая масса была на фоне удобрений, рассчитанном на урожайность 35 т/га. К уборке на этом фоне при посадке пророщенными клубнями ее масса составила 1324 г/м или в 1,09 раза выше по сравнению с вариантом, где высаживали провяленные клубни, в 1,20 раза, чем при посадке прогретых клубней и в 1,43 раза по сравнению с контролем. Внесение удобрений в расчете на урожайность 35 т/га по сравнению с фоном 25 т/га в свою очередь, в зависимости от способа подготовки семян, повысила общую сухую массу на 117-310 г/м или в 1,14-1,30 раза.
Интенсивность функции ассимиляционной поверхности листьев по созданию органической массы определяется показателем чистой продуктивности фотосинтеза. И.С.Шатилов и В.В.Полетаев (276) указывают на то, что интенсивность фотосинтеза бывает наибольшей в период бутонизации, которые согласуются данными наших опытов. В годы наших исследований существенной разницы в величине чистой продуктивности фотосинтеза по вариантам не обнаружено. Лишь незначительное преимущество имели посевы, где посадочные клубни были пророщены на свету.
Урожайность, структура урожая
Размер посадочных клубней, густота посадки оказывали большое влияние на продуктивность растений картофеля. Крупные клубни обеспечивают получение более высокого урожая как в расчете на один куст, так и на единицу площади независимо от густоты посадки (табл.32).
Урожайность была выше при использовании крупных семенных клубней как при обычной, так и при загущенной посадке по сравнению с урожаем от посадки средних и, особенно, мелких клубней. При увеличении массы семенных клубней до 80-100 г при схеме посадки 70x40 см урожайность повысилась на 3,50 т/га, при 70x30 см на 3,18 т/га, а при схеме посадки 70x15 см соответственно на 0,57 т с 1га.
Разные по массе семенные клубни по разному реагируют на увеличение густоты посадки. При загущении посадки до 57,14 тыс. клубней на гектар прибавка урожая от крупных клубней составила 11,03 т/га; средних 9,77, мелких 8,97 т/га по сравнению с урожаем при густоте посадки 35,71 тысяч клубней на 1 га. При густоте посадки 71,42 тысяч клубней эта прибавка была чуть выше и составила 8,96; 9,88 и 9,25 т/га.
При посадке клубнями различного веса и неодинаковой загущенности значительно изменяется норма расхода семян, поэтому важно выявить эффективность применения семенного материала разной крупности и густоты посадки по чистому урожаю (за вычетом семян).
Большой разницы по вариантам в урожае и ее величины за вычетом семян по фракциям семенных клубней нами не установлено. Урожайность за вычетом семян в основном отличались в зависимости от густоты посадки. При применении семян массой 30-50, 50-80 и 80-100 г высокие урожаи 32,00, 32,54 и 34,69 т/га получены при схеме посадки 70x25 см (57,14 тысяч клубней).
Размер семенных клубней и густота посадки оказывают большое влияние на число клубней в гнезде. Исследователями установлено, что с увеличением веса посадочного материала возрастает общее число клубней из расчета на 1 куст картофеля. Растения от крупных семенных клубней при одинаковом загущении формируют больше клубней, чем растения от мелких и средних клубней. Увеличение густоты посадки приводит к уменьшению числа клубней из расчета на 1 куст (табл.33).
Основными показателями качества урожая является товарность, содержание крахмала и нитратов в клубнях.
Исследования показали, что при одной и той же густоте посадки содержание крахмала в клубнях полученных от крупных, средних и мелких посадочных клубней большой разницы не имеет, хотя и несколько повышается при посадке крупными клубнями. При густоте посадки 57,14 тысяч клубней на 1 га (70x25 см) содержание крахмала в клубнях полученных от крупных клубней составило 16,6 %, от средних - 16,4 % и от мелких - 16,3 % (табл.34).
При увеличении густоты посадки содержание крахмала несколько повышалось при применении всех трех фракций семенных клубней.
Сбор крахмала с одного гектара в зависимости от вариантов опыта колебался от 3,88 до 6,42 т/га, а при одной и той же густоте посадки был выше, при высадке крупных клубней. При увеличении густоты посадки сбор крахмала с единицы площади возрастал за счет увеличения урожайности картофеля. Наивысший сбор крахмала 6,42 т/га был получен при густоте посадки 92,24 тыс. клубней с использованием крупных семян (табл.35).
Посадка разными по весу клубнями при различной густоте приводит к большим изменениям в расходе семенного материала и затратам на семена.
Для сравнения, полученного дохода от сбора картофеля по различным вариантам, нами взята в качестве контроля посадка клубней среднего веса по схеме 70x25 см. Результаты экономической оценки показывают, что условно чистый доход с 1 гектара при посадке крупными клубнями превышает доход от контроля на 5625 руб., условно чистый доход, полученный от урожая от мелких семян на 660 руб. По мере загущения посадки резко увеличиваются затраты на семенной материал крупной и средней фракции, однако за счет получения более высокого урожая при густоте посадки 57,14 тыс. клубней условно чистый доход на этих вариантах повышается.
