Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Состояние изученности исследуемых вопросов (обзор литературы) 8
1.1. Биологические особенности картофеля 8
1.2. Предпосевная обработка клубней 14
1.3. Гидрофобизация семян 23
Заключение 27
ГЛАВА 2. Задачи работы, методика и условия проведения исследований 28
2.1. Цель и задачи 28
2.2. Методика и схема опытов 30
2.3. Агроклиматические условия зоны 36
2.4. Почвенные условия 44
ГЛАВА 3. Влияние предпосадочной обработки клубней на развитие болезней 47
3.1. Экологическая классификация инфекционных болезней картофеля, распространенных в лесостепной зоне РСО-А 47
3.2. Поражаемость ризоктониозом (Rhizoctonia solani) 49
3.3. Поражаемость фитофторозом (Phytophtora infestans) 53
3.4. Оценка разных сроков посадки на устойчивость картофеля к вирусным болезням 57
3.5. Болезни на клубнях картофеля 65
Выводы 71
ГЛАВА 4. Продуктивность различных сортов при разных сроках посадки картофеля с использованием обработки посадочного материала 72
4.1. Влияние обработки клубней на всхожесть 73
4.2. Динамика нарастания клубней 76
4.3. Урожайность картофеля 83
Выводы 90
ГЛАВА 5. Качество клубней картофеля в зависимости от сроков посадки и применяемых способов обработки посадочного материала 92
5.1. Динамика накопления крахмала и сухого вещества картофелем в период вегетации 92
5.2. Эколого-биологические показатели качества клубней картофеля (содержание нитратов, витамина С, редуцирующих Сахаров, потемнение мякоти клубней) 97
Выводы 102
ГЛАВА 6. Экономическое и энергетическое обоснование экологически безопасной ресурсосберегающей технологии получения раннего картофеля 104
6.1. Экономическая эффективность 104
6.2. Энергетическая эффективность 107
Выводы 110
Общие выводы 111
Рекомендации производству 114
Список использованной литературы 115
Приложения 135-166
- Биологические особенности картофеля
- Агроклиматические условия зоны
- Экологическая классификация инфекционных болезней картофеля, распространенных в лесостепной зоне РСО-А
- Влияние обработки клубней на всхожесть
Введение к работе
Актуальность работы. Картофель - одна из важнейших сельскохозяйственных культур разностороннего использования, традиционно являющаяся одним из основных продуктов питания. В структуре посевных площадей он занимает около 3,5 млн. га и возделывается как в Нечерноземной и Центральной зонах России, так и на Северном Кавказе, где в предгорной и горной зонах поч-венно-климатические условия благоприятны для выращивания этой культуры.
Северная Осетия всегда являлась местом получения семенного материала не только для своей республики, но и для прилегающих республик Северного Кавказа (Сорокин И.А., 1968; Адиньяев Э.Д., Саламов А.Б., 1984; Щербинин А.Н., Катаев В.А., 1992). Площади производимых посадок картофеля в общественном секторе республики до середины 90-х годов XX столетия превышали 5 тыс. га. В последние годы из-за экономических и социальных причин площади возделывания картофеля сократились более чем в три раза.
При соответствующей'специализации, высоком уровне семеноводческой работы и внедрении передовых приемов технологии выращивания данной культуры урожаи могут достигать 200-250 ц/га и выше (Щербинин А.Н., Бербе-ков Н.Л., 1983). Фактически урожай этой культуры в стране держится на уровне 10-11 т/га.
Традиционная агротехника предполагает посадку картофеля в оптимальные сроки с уборкой урожая в конце лета - начале осени (Сорокин И.А., 1968). Однако значение и необходимость получения раннего картофеля в конце мая -начале июня исключительно велико. Пищевые качества раннего, свежего картофеля значительно выше рекомендованных.
Учеными предпринимались попытки получения раннего картофеля в Северной Осетии, но подготовка картофеля для ранней посадки была трудоемкой (обработка стимуляторами, проращивание на свету с периодическим переворачиванием клубней через каждые 7-Ю дней) и практического применения не нашла.
-5-Основной причиной, сдерживающей возделывание раннего картофеля,
является несовершенная предпосадочная подготовка семенных клубней.
Критическим периодом в жизни любого растения является период в 15-20 дней после сева. Именно в этот период чрезвычайно опасны различные стрессы — недостаток влаги, тепла, питания и заражение проростков различными почвенными патогенами (Тютерев С.Л., 2000). Возбудители основных заболеваний картофеля связаны с почвой и семенным материалом, что требует наиболее активной борьбы до посадки картофеля методами химической и агротехнической профилактики (Воловик А.С, Борисенок А.Б., 1984). Потери урожая в период вегетации и во время хранения, вызванные болезнями, могут достигать 30 % и более (Сафин Р.И., 2001).
Поэтому при ранней посадке картофеля защита клубней от внешних неблагоприятных факторов - низких температур и почвенных патогенов - является актуальной задачей науки и производства.
Цель и задачи исследований. Цель исследований - испытание гидрофобной пленки (NaKMLQ с введением в нее пестицидов, удобрений и изучение их действия на ранние сроки посадки, рост и развитие, величину и качество урожая различных сортов картофеля с учетом экологической безопасности и экономической эффективности.
Для реализации намеченной цели были поставлены следующие задачи:
подбор вариантов пленочного покрытия клубней;
обработка клубней гидрофобной пленкой, фунгицидами и удобрением;
установление динамики клубнеобразования, накопление крахмала и сухого вещества различными сортами картофеля при разных сроках посадки;
определение потерь урожая от различных фитоп ато генов;
минимализация обработки клубней путем сведения (совмещения) двух-трех операций - применение удобрений, пестицидов и сокращение при этом норм расхода их;
снижение опасности загрязнения окружающей среды за счет снижения пестицидной нагрузки;
экономическая, энергетическая и экологическая оценка возделываемых сортов с применением изучаемых приемов;
разработка и внедрение в производство рекомендаций по совершенствованию технологии возделывания раннего картофеля.
Научная новизна заключается в том, что в результате проведенных исследований:
определено влияние изучаемых приемов на рост и развитие районированных сортов картофеля;
установлено влияние обработки клубней гидрофобной пленкой, фунгицидами и удобрением на поражаемость их болезнями;
выявлено влияние обработки клубней и разных сроков посадки на динамику клубнеобразования, накопление крахмала и сухого вещества различными сортами картофеля;
определена урожайность и качество различных сортов картофеля;
определена экономическая и энергетическая эффективность используемых методов и средств.
Исследования являются составной частью тематического плана НИР Горского ГАУ, номер госрегистрации 03.09.80003166. На защиту выносятся:
Результаты исследований развития основных болезней картофеля в зависимости от обработки клубней.
Рост, развитие и продуктивность различных сортов картофеля в зависимости от срока посадки и обработки семян.
Экономическая и энергетическая оценка возделывания исследуемых сортов картофеля при разных сроках посадки.
Практическая значимость и реализация результатов. Материалы исследований использованы при составлении рекомендаций по технологии возделывания раннего картофеля в Северной Осетии: обоснована возможность возделывания среднеранних сортов картофеля (Волжанин, Владикавказский) в ус-
-7-ловиях лесостепной зоны РСО-Алания; обработка семян гидрофобной пленкой,
протравителем, удобрением.
Лучшие варианты опытов внедрены на полях ОПХ «Михайловское» на площади 3 га, и доказана возможность повышения продуктивности раннего картофеля на 41,6-55,7% при снижении общих затрат (акт внедрения научно-исследовательской работы от 15.11.2004 г.).
Апробация работы. Результаты исследований докладывались и обсуждались на Международной научно-практической конференции «Экологически безопасные технологии в сельскохозяйственном производстве XXI века» (Владикавказ, 2000), региональной конференции молодых ученых 4-6 июля 2000 г. «Биолого-экологические особенности ландшафтного земледелия в горах и предгорьях Северного Кавказа» (Владикавказ, 2000), ХШ межвузовской региональной студенческой конференции 6 декабря 2000 г. «Региональные экосистемы и современные проблемы природопользования в горных регионах» (Владикавказ, 2000), 76-ой научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов агрономического факультета, посвященной 80-летию доктора сельскохозяйственных наук, профессора, Заслуженного деятеля науки Российской Федерации Г.Г. Джанаева (Владикавказ, 2001), IV Международной конференции 23-26 сентября 2001 г. «Устойчивое развитие горных территорий: проблемы регионального сотрудничества и региональной политики горных районов» (Владикавказ, 2001), научно-технических советах СКНИИГПСХ (Владикавказ, 1999-2005).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 работ.
Место и годы проведення опытов. Исследования выполнены в соответствии с планом аспирантской работы с 1999 по 2002 гг. на землях ОПХ «Михайловское» СКНИИГПСХ.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 166 страницах компьютерного текста, состоит из введения, 6 глав, 26 таблиц, 9 рисунков, 30 приложений, библиографического списка, включающего 233 источника, в том числе 34 на иностранных языках.
Биологические особенности картофеля
Биологические особенности культуры картофеля складывались в течение тысячелетий в соответствии с климатическими особенностями районов его первоначального произрастания. Поэтому, чтобы понять требования растения к температурному режиму, свету, влаге и другим факторам, необходимо знать климат места его происхождения, где закладывались устойчивые наследственные признаки, в разной мере проявляющиеся сейчас в зависимости от почвен-но-климатических условий.
Родиной картофеля считают Южную и Центральную Америку — приморские земли Тихоокеанского побережья Чили и острова Чилоэ (Бука-сов СМ., 1973; Лехнович B.C., 1973), где на протяжении многих тысячелетий клубнеобразование протекало в условиях обильного увлажнения (до 3000 мм) при среднесуточной температуре воздуха 10-15,3 СС и продолжительности дня от 12 час 08 мин до 14 час 51 мин. В указанных районах нет резкого различия между температурами дня и ночи, заморозки бывают не ежегодно или совсем отсутствуют, в течение всей вегетации отмечается высокая относительная влажность воздуха (выше 75 %). Таким образом, картофель в филогенезе приспособился к пониженным температурам, обильному увлажнению и средней длине дня (Руденко А.И., 1958).
В нашей стране картофель выращивают почти повсеместно. Это связано с его высокой пластичностью и приспособляемостью к самым различным условиям среды. Однако больше всего для культуры подходят районы с умеренным климатом.
По объему производства картофеля Россия занимает лидирующее место в мире, однако по урожайности этой культуры значительно уступает другим странам. -9-На Северный Кавказ картофель был завезен в начале XIX века русской армией. Благоприятные экологические условия, особенно на высоте 600-700 м н.у.м. и выше, характерные для пахотных земель Северной Осетии, обеспечили здесь интенсивное развитие картофелеводства.
В круглогодичном потреблении высококачественного картофеля трудности обычно создаются в июне-начале июля, когда прошлогодние клубни почти утратили свои потребительские свойства, а новый урожай еще не получен.
Клубни содержат большой запас питательных веществ, необходимых для роста и развития растений в первый период жизни при вегетативном размножении. Согласно многочисленным анализам, в клубнях картофеля содержится в среднем 75 % воды и 25 % сухих веществ. Около 1 % сухих веществ приходится на минеральные соединения, остальное - на органические. В состав сухого вещества картофеля, который меняется в зависимости от сорта, почвенно-климатических условий и удобрений, входит свыше 26 различных химических элементов.
За счет потребления картофеля обеспечивается от 6 % до 7 % энергии, получаемой человеком с пищей. Благодаря содержанию большого количества питательных веществ картофель, с точки зрения физиологии питания, имеет положительное значение, поскольку:
- картофель очень богат углеводами, что позволяет снизить норму их потребления с другими продуктами питания;
- картофель является важным носителем витаминов и содержит витамины В[, В2, ниацин и витамин С. Последнее делает его особенно ценным. В день человеку необходимо около 15 мг витамина С, и большую часть этого количества дает картофель. В зависимости от сорта в 100 г картофеля ко времени уборки содержится от 15 до 30 мг витамина С, из которых к февралю теряется почти 50 % (Хайнц А., 1986);
- картофель содержит и важные минеральные вещества, за счет которых может быть в значительной мере удовлетворена потребность человека в
А минеральных солях.
Таким образом, выращивание раннего картофеля играет важную роль и в обеспечении правильного питания.
Содержание витамина С в клубнях зависит от срока уборки и длительности хранения. Наибольшее количество этого витамина содержат молодые клубни ранних сроков уборки (табл. 1.1.1).
Агроклиматические условия зоны
Исследования проводились в лесостепной зоне, на базе ОПХ «Михайлов-ское» и РСО-Алания.
Республика Северная Осетия-Алания расположена в восточной части Северного Кавказа, между 4350 - 42 38 северной широты и 4325 - 4257 восточной долготы (Дзанагов С.Х., 1999). Общая ее площадь составляет 8 тыс. кв. км. Несмотря на небольшую площадь, территория республики характеризуется большим разнообразием почвенно-климатических условий. В ней выделяют три агроэкологические зоны: равнинную, предгорную и горную с соответствующими соподчиненными таксономическими единицами (БясовК.Х., Олиса-ев В.А., Вагин B.C., 1999). Внутри этих зон выделены подзоны и высотные пояса, каждая из которых характеризуется определенным комплексом форм рельефа, обеспеченностью теплом и влагой, однородностью растительного и почвенного покровов и однородной направленностью народнохозяйственного использования (Адиньяев Э.Д., 1999).
Размещение сельскохозяйственных культур, эффективность методов земледелия и многие другие мероприятия определяются на основе учета климатических условий, являющихся природными ресурсами территории. Климат, или многолетний режим погоды, обусловленный притоком солнечной радиации, оказывает большое, а нередко решающее влияние на сельскохозяйственное производство.
Наши исследования проводились в предгорной зоне, в третьем агроклиматическом районе, характеризуемом как лесостепь с достаточным увлажнением, на выщелоченных черноземах, подстилаемых галечником с пырейно-разнотравной луговой растительностью. Континентальность климата в зоне составляет 53. Отношение средней годовой суммы осадков к средней годовой температуре воздуха (Р/Т) равняется 85. Этот показатель (отношение Р/Т) можно использовать в качестве параметра, характеризующего воздействие климата на образование почвы и растительного покрова (Оболенский Н.Н., 1936).
В целом район характеризуется как жаркий, обильно увлаженный, с гидротермическим коэффициентом (ГТК) 1,5, характеризующим оптимальное увлажнение (Поляков И.Я., Левитин М.М., Танский В.И., 1995).
Средняя годовая температура воздуха +8,4С (табл. 2.3.1), средняя многолетняя сумма положительных температур за год составляет 3426. Число дней с температурой больше 0 равно 264. Продолжительность периода с температурой воздуха 5 и выше - 228 дней, а сумма температур составляет 3314.
Среднесуточная температура воздуха более 15 является наиболее благоприятной для теплолюбивых культур. Продолжительность периода с такой температурой - 117 дней, а сумма температур составляет 2963С. Самый холодный месяц года - январь, со средней месячной температурой — 4,5СС (табл. 2.3.1). В третьей декаде декабря происходит образование устойчивого снежного покрова. Довольно часто наблюдаются оттепели, что приводит к частому разрушению его.
В первой декаде марта происходит устойчивый переход средней суточной температуры воздуха через 0С, а в конце марта- начале апреля - через 5С в сторону потепления. Безморозный период начинается в основном с середины апреля и продолжается до середины октября.
Количество осадков, выпадающих за год, составляет 670 мм. Сезонная их динамика постепенно нарастает от зимы к лету, достигая максимума в июне. В дальнейшем выпадение осадков снижается, достигая минимума в декабре-феврале (20 мм). Относительная влажность воздуха за вегетационный период составляет около 78 % (приложение 1).
Однако, несмотря на хорошую увлажненность, здесь довольно часто наблюдаются засухи. За вегетационный период их насчитывается от 40 до 57 дней (Агроклиматический справочник, 1960).
Важным показателем является приход энергии фотосинтетически активной радиации (ФАР). За период с апреля по октябрь он составляет порядка 3,8 млрд. ккал/га (Адиньяев Э.Д., Саламов А.Б., 1984).
Экологическая классификация инфекционных болезней картофеля, распространенных в лесостепной зоне РСО-А
Дополнительная передача вирусов у данной подгруппы инфекций происходит, кроме переносчиков и семенного (посадочного) материала, и прямым контактом.
В таблице 3.1.1 нами приведена классификация инфекционных болезней картофеля, распространенных в лесостепной зоне РСО-Алания, основанная на принципе передачи возбудителя заболеваний.
Эпифитотиологическая классификация инфекционных болезней картофеля может служить теоретической основой для разработки систем защитных мероприятий с вычленением в них ведущего звена против групп, подгрупп и отдельных инфекций.
Из инфекций, относящихся к этой группе, наиболее вредоносной является ризоктониоз, возбудитель - Rhizoctonia solanL Потери урожая достигают 25-30 %. Кроме того, резко ухудшаются семенные и товарные качества продукции. Черная парша или ризоктониоз обычно проявляется в 4-х формах (черная парша клубней, поражение ростков, «белая ножка» на стеблях и сухая гниль клубней).
В случае поражения клубней на их поверхности образуются мелкие черные, легко соскабливающиеся бородавочки (склероции). При высадке зараженных клубней во влажную почву грибница разрастается и проникает в ростки, вызывая образование на них вдавленных темно-бурых пятен, - так проявляется вторая форма болезни. Часто зараженные ростки отмирают еще до выхода на поверхность почвы. Массовое заражение ростков и гибель всходов наблюдаются при затяжной весне и в холодной почве. На взрослых растениях во влажную погоду заражаются стебли. Нижняя часть их, а иногда и нижние листья покрываются серовато-белой войлочной пленкой, поэтому эта форма болезни называется «белой ножкой».
Паразит развивается в мицелиальной, склероциальной и базидиальной стадиях.
Грибница возбудителя болезни из почвы проникает в растение через механические повреждения или в ослабленную ткань, а также через чечевички клубней, В заражении растений главную роль играют грибница и склероции. Однако имеют значение и базидиоспоры, которые с каплями дождя попадают в почву и заражают клубни.
Черная парша распространяется с посадочным материалом и через почву, в которой способна сохраняться в течение 5 лет (Стовер Р.Х., 1962). Наиболее сильно развивается ризоктониоз на кислых, влажных почвах, бедных органическими веществами. Низкая температура почвы, холодная погода, особенно в период всходов картофеля, благоприятствует развитию болезни.
Исходя из биологических особенностей возбудителя факторами, снижающими инфекционную нагрузку, должны быть приемы, предусматривающие возделывание растений-хозяев в севооборотах с возвратом на прежнее место через 3-5 лет. Лучшими фитосанитарными культурами, очищающими почву от возбудителя, особенно при их запашке, являются люпин и рапс.
Эффективным средством снижения популяции возбудителя является перепашка почвы (постоянная или периодическая) с глубокой (на 25 см) заделкой органического вещества. Ранние сроки посадки и мелкая глубина заделки клубней (оптимальные по зонам) снижают поражение ростков ризоктониозом. Этой же цели служит боронование всходов для разрушения почвенной корки и борьбы с сорняками.
Очень важно соблюдать режим хранения картофеля. Важно также возделывать устойчивые сорта.
Одним из основных приемов оздоровления посадок является использование здорового или протравленного посадочного материала. Для протравливания клубней картофеля, как уже отмечалось выше, применяют фунгициды-протравители. Благодаря протравливанию развитие ризоктониоза снижается на 62-70 % (Коияева Н.М., Шалдяева Е.М., Пугин И.И., 1982).
На примере относительно устойчивого сорта Волжанин и среднеустойчи-вого сорта Владикавказский мы изучали возможность снижения вредоносности болезни при применении обработки посадочного материала протравителями -Максим, Текто и гидрофобной пленкой NaKMLJ, на разных сроках посадки.
Определение степени поражения ростков ризоктониозом проводили в период всходов, когда растения достигали высоты 15...20 см, по 9-ти балльной шкале.
Отсутствие новых перспективных сортов, устойчивых к заболеванию, широкое использование гербицидов, сопровождающееся уменьшением количества междурядных обработок и уплотнением почвы, способствовали тому, что ризоктониоз перешел в разряд наиболее вредоносных и распространенных болезней картофеля.
В этих условиях химический метод защиты растений остается обязательным и необходимым. Эффективность предпосадочной обработки клубней протравителями Максим, Текто против ризоктониоза изучалась нами в течение трех лет.
Влияние обработки клубней на всхожесть
Продуктивность растений во многом определяется оптимизацией фито-санитарной обстановки, активно воздействующей на формирование урожая. Наряду с использованием достижений современной науки в сочетании с организационными и агротехническими мероприятиями, направленными на минимизацию применения химических средств защиты растений особое место отведено предпосадочной обработке семенного материала.
В связи с различием в особенностях роста и развития надземной массы, потреблением основных элементов питания, динамикой накопления клубней возникла необходимость изучения динамики клубнеобразования в зависимости от сортовых особенностей при разных сроках посадки и обработки посадочного материала.
Ход формирования урожая картофеля в онтогенезе по величине приростов сырой и сухой массы клубней изучали Т.В. Балицкая (1933), И.Г. Сабинина (1949), М.М.Максимович (1951), М.Н. Гончарнк (1962), Н.С. Бацанов (1970) и др.
С учетом полученных экспериментальных данных А.Г. Лорх установил высокую степень экологической пластичности картофельного растения к условиям произрастания. По данным многих авторов, среднесуточные показатели элементов погоды, обеспечивающие наивысшую интенсивность роста надземных органов картофеля, оказались равными: температура 17,9-18ДС, влажность воздуха 83-86 % и продолжительность солнечного сияния 5,1-6,8 ч.
Оптимальные условия для роста клубней картофеля несколько отличаются от тех, при которых достигнута максимальная скорость роста надземных органов. Благоприятные условия для роста клубней в дневные часы складываются при температуре воздуха на 2-3 ниже, чем для роста ботвы.
Оптимум среднесуточной температуры воздуха для роста клубней оказался равным 14-15 с колебаниями от 5,5 до 19,4С. Рост ботвы в этих условиях заметно угнетается (Шевелуха B.C., 1980).
Необходимо четко различать оптимумы температуры для роста картофеля в различные периоды суток, так как из-за угнетающего действия на рост света и низкой влажности воздуха днем уровень оптимальной температуры оказывается иным, чем ночью. На оптимальные границы температуры влияет также возраст растений. Влияние обработки клубней на всхожесть Всхожесть является одним из факторов, влияющих на густоту стояния, а затем и урожайность культур.
Проведенные исследования по влиянию сроков посадки и обработки на всхожесть клубней показали, что разница находилась в прямой зависимости от обработки посадочного материала.
Существенно, на 3-5 % по сравнению с контролем, повышалась всхожесть картофеля при предпосадочной обработке клубней протравителями Максим и Текто как самостоятельно, так и при их введении в пленку, причем сорта реагировали на сроки посадки по-разному.
При раннем сроке посадки у Волжанина всхожесть (на контроле в ср. за 3 г.) была на 1,7 % выше оптимального срока, а у Владикавказского - наоборот (табл. 4.1.1).
При обработке клубней фунгицидами - Максим, Текто — всхожесть составила соответственно 92,3 %, 90,2 % у Волжанина при раннем сроке посадки и 89,3 %, 90,0 % при оптимальном, а у Владикавказского - 90,6 %, 90,3 % и 92,3 %, 93,4 % соответственно. Таким образом, при обработке клубней фунгицидами Максим и Текто всхожесть по сравнению с контролем была выше. Протравитель Максим обеспечил повышение всхожести клубней на 6,5 % у Волжанина и на 2,8 % у Владикавказского при раннем сроке посадки и на 5,2 % и -2,8 % при оптимальном. С использованием протравителя Текто всхожесть была выше на 4,4 и 2,5 %, 5,9 и 3,9 % соответственно.
В вариантах гидрофобная пленка + протравитель всхожесть была либо на уровне эталона (один протравитель), либо несколько выше (табл. 4.1.1). Наилучшая всхожесть клубней картофеля была в вариантах, где применялись: 1) Максим; 2) Текто; 3) ЫаКМЦ + Максим; 4) NaKMLJ + Текто.
Значительно ниже эталона (протравитель) и ниже или на уровне контроля вне зависимости от сортов и сроков посадки была всхожесть в вариантах с добавлением в пленку микродоз аммофоски. У сорта Волжанин она колебалась в среднем за 3 г. от 76,0 до 79,3 % при раннем сроке посадки, от 69,4 до 84,4 % -при оптимальном; у сорта Владикавказский - от 71,1 до 77,4% и от 74,0 до 81,6 % соответственно (рис. 5).
