Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор научных публикаций по биологическим и технологическим особенностям возделывания картофеля 9
1.1. Биологические особенности картофеля и его отношение к условиям внешней среды 9
1.2. Приемы, ускоряющие получение ранней продукции и повышающие выход товарных клубней 18
1.3. Густота посадки растений картофеля 21
1.4. Влияние минеральных удобрений на урожайность и качество картофеля 31
1.5. Технологии возделывания картофеля 39
1.6. Оценка агроклиматических условий степной зоны Оренбургской области для производства картофеля 48
2. Методика и условия проведения опыта 52
2.1 Цель и задачи исследований 52
2.2. Схема опыта и методика исследований 53
2.3. Место закладки полевого опыта и метеорологические условия ... 56
2.4. Агротехника опыта 60
3. Результаты исследований 62
3.1. Влияние орошения и технологии возделывания картофеля на плотность почвы (опыт № 1) 62
3.2. Фенологические наблюдения и динамика прироста растений картофеля (опыт № 2) 65
3.3. Режим орошения картофеля, нормы и сроки полива 66
3.4. Водный баланс активной зоны почвогрунта 68
3.5. Среднесуточное водопотребление картофеля 69
3.6. Коэффициенты водопотребления картофеля в зависимости от густоты посадки, доз внесения минеральных удобрений и сортов 70
4. Фотосинтетическая деятельность картофеля сортов краснопольский и Каратоп 76
4.1. Фотосинтетический потенциал посевов картофеля 79
4.2. Чистая продуктивность фотосинтеза по показателям общего
биологического урожая и клубненакопления 82
4.3. Динамика нарастания массы клубней картофеля 86
4.4. Влияние доз внесения минеральных удобрений и густоты расте-
ний на урожайность картофеля 95
5. Качество клубней картофеля в зависимости от площади питания, доз минеральных удобрений и сорта 107
5.1. Содержание питательных веществ в органах растений и потребление их для формирования урожая 115
5.2. Структура урожая. Товарность клубней картофеля 117
5.3. Экономическая эффективность возделывания картофеля 123
Основные выводы 126
Рекомендации производству 130
Список использованной литературы 131
Приложения 154
- Биологические особенности картофеля и его отношение к условиям внешней среды
- Место закладки полевого опыта и метеорологические условия
- Фотосинтетический потенциал посевов картофеля
- Содержание питательных веществ в органах растений и потребление их для формирования урожая
Биологические особенности картофеля и его отношение к условиям внешней среды
Картофель - многолетнее травянистое растение, но в культуре используется как однолетнее, потому что весь его жизненный цикл проходит в один вегетационный период, относится к роду Солянум (Solanum), семейству пасленовых (Solanacea).
Растение картофеля представляет собой куст, состоящий из 4-5, реже 6-8 стеблей с прерывисто- непарно перистыми листьями, расположенными по спирали. В зависимости от их числа различают малостебельные и многостебельные сорта. Скороспелые сорта обычно мало ветвятся у основания стебля. Число стеблей в кусте во многом зависит от количества проросших почек глазков, а также от величины посадочного клубня. Растения из крупных клубней имеют больше стеблей. Каждый стебель образует 4-7 столонов, длина которых определяет компактность расположения клубней в гнезде (Н.С. Бацанов, 1970).
Максимальные урожаи картофеля получают при хорошо развитой надземной части с большой листовой поверхностью. На хорошо окультуренных почвах при орошении лучшие приросты клубней бывают при массе ботвы 40-50 т/га, площади поверхности листьев 40-50 тыс. м2 (Б.А. Писарев, 1986).
Корневая система картофеля мочковатая, она представляет собой совокупность корневых систем отдельных стеблей. Корни проникают в почву неглубоко: около 60 % - 20 см, 33-38 % - 40-60 см. Масса корней у картофельного растения не превышает общей массы куста. У растений скороспелых сортов в период бутонизации она составляет в среднем 8-12% (С.Н. Карманов, В.П. Кирюхин, А.В. Коршунов, 1988). Корневая система, как и устьичный аппарат листьев, служит определенным регулятором расходования почвенной влаги, сокращаясь при ее недостатке и возрастая с улучшением увлажнения (Н.А. Андрюшина, 1975).
Клубень картофеля по морфологическому признаку — это укороченный утолщенный стебель. Сходство со стеблем у клубня особенно заметно на ранних стадиях развития, когда на нем имеются чешуйчатые листочки, в пазухах которых закладываются покоящиеся почки - по 3-4 в каждом глазке. Последние расположены по спирали, как и листья на подземных побегах. Чередование и расположение тканей и сосудистых пучков в клубнях такое же, как в стебле. Кроме того, под действием света клубни зеленеют, т.е. в них образуется хлорофилл.
В верхней, наиболее молодой части клубней глазков больше, чем в средней, а тем более в самой старой, нижней, или пуповинной. Почки верхушечной части более жизнеспособны. Содержание ростовых веществ и микроэлементов, а также фосфора и калия в верхушечной части клубня более высокое, чем в средней и пуповинной.
Ростки у клубней, проращиваемые на свету, имеют в зависимости от сорта зеленую, красно-фиолетовую или сине-фиолетовую окраску.
При достижении растением высоты 10-20 см из подземной части его стеблей вырастают побеги - столоны толщиной 2-3 мм и длиной 5-15 см, концы которых по мере развития растений утолщаются и превращаются в клубни (Б.А. Писарев, 1990).
Чтобы правильно удовлетворить биологические потребности растений картофеля и получить наивысший урожай необходимо учитывать требования их к условиям произрастания, потребность растений в факторах внешней среды в разные периоды жизни: всходы, бутонизация, цветение и отмирание ботвы.
Отсутствие любого из факторов (вода, тепло, свет, питательные вещества, а также доступ кислорода воздуха) вызывает гибель. Здесь действует закон незаменимости и равнозначимости факторов внешней среды. Биологические особенности картофеля складывались в течение тысячелетий в соответствии с климатическими особенностями районов ее первоначального произрастания (JJ. Child, P.G. Fotherqill, 1973).
В нашей стране картофель выращивают почти повсеместно. Это связано с его высокой пластичностью и приспособляемостью к самым различным условиям среды. Однако больше всего для данной культуры подходят районы с умеренным климатом.
Установлено, что потребность картофеля в тепле за период посадка - всходы составляет для ранних сортов 295...305С, для среднеранних -330...345.
Многочисленные исследования (Б.А. Писарев, 1969; Н.С. Бацанов, Н.А. Андрюшина, 1973; Н.Н. Балашев, 1976; П.И. Альсмик, А.Л. Амбросов, 1979; С.Н. Карманов, В.П. Кирюхин, А.В. Коршунов, 1988; И.П. Кружилин, В.П. Часовских, 2001; Н.П. Часовских, 2004) свидетельствуют, что клубни нормально прорастают и дают полноценные всходы при температуре почвы на глубине их размещения (6-12 см) 7-8С, а наиболее благоприятная температура до 17-18С. При понижении температуры появление всходов задерживается, повышается восприимчивость растений к различным болезням (ризоктании, черной ножке и др.), исходя из этого, высаженные в умеренно влажную почву клубни при температуре 11-12С дают всходы на 23-й день, при 14-15 - на 17-18 и при 18-25С — на 12-13 день. Дальнейшее повышение температуры (так же, как и понижение) значительно замедляют прорастание клубней и появление всходов. Картофель малоустойчив к заморозкам.
Место закладки полевого опыта и метеорологические условия
Размер учётной делянки по изучению густоты растений картофеля -150 м (4 х 0,75м х 50м) и по внесению минерального удобрения - 30 м" (4 х 0,75м х Юм). Размер делянки с сочетаниями этих факторов - 30 м . По-вторность трёхкратная. Делянки размещены методом систематических повторений. Схемой предусмотрены защитные полосы размером от 1 до 5 метров.
За время вегетации проводились следующие наблюдения и исследования:
Водно-физические свойства почвы (плотность, наименьшая влагоём-кость, влажность устойчивого завядания, максимальная гигроскопичность) определялись по методикам А.А. Роде (1965) и Н.А. Качинского (1970, 1975). При выкопке шурфа одновременно велось его описание: мощность гумусового горизонта, карбонатность, мехсостав и т. д.
Влажность почвы определяли термостатно-весовым методом. Метеорологические наблюдения - (температура воздуха) взяты на метеостанции г. Оренбурга. Осадки и поливная норма определялись непосредственно на поле с помощью дождемеров Давитая. Водный баланс рассчитан по методике А.Н. Костякова(1960). Полевые опыты сопровождались необходимыми наблюдениями, учётами и измерениями, которые выполнялись с соблюдением требований методики опытного дела (Б.А. Доспехов, 1979) и методики исследований по культуре картофеля М., НИИКХ, 1967).
Показатели фотосинтетической деятельности изучались по методике лаборатории фотосинтеза ИФРАНСССР (А.А. Ничипорович и др., 1961). Суточный прирост клубней картофеля определяли в соответствии с Методикой исследований по культуре картофеля (1967). Густоту посадки — по Б.А. Доспехову (1977). Содержание питательных веществ в органах растений - весовым методом, нитратов — ионометрическим экспресс методом. Содержание крахмала в клубнях оценивали по методу Эверса (по ме-, тодике НИИ картофельного хозяйства, 1967).
Для определения структуры и товарности урожая проводили предуборочную копку. Клубни по фракциям распределяли согласно ГОСТ 26 545 -85. Для определения пораженности клубней болезнями проводили клуб невые анализы согласно ГОСТ 7191-81.
Экономическую эффективность изучаемых приёмов рассчитывали нормативно-рассчётным методом по полученному общему урожаю клубней.
Химический анализ почвенных и растительных образцов проводился в лаборатории массовых анализов ОНИИСХ. В почвенных образцах опреде ляли нитратный азот - потенциометрическим методом, подвижный фосфор ) по Мачигину, обменный калий — по Протасову, содержание гумуса — по Тюрину калориметрическим методом. » Полевой опыт по выращиванию картофеля проведён в ЗАО «Промышленная», расположенном в 35 км восточнее г. Оренбурга на надпойменной террасе левобережья реки Урал.
Рельеф местности и участка равнинный с небольшим уклоном до 0,001 в северо-западную сторону. Оросительная сеть комбинированного типа. Водоисточником на 95 % служит река Урал, остальные 5 % - это талая снеговая вода.
Через магистральный трубопровод вода попадает в бассейн — водохранилище емкостью 1,5...2 млн. м3, откуда самотёком через трубопроводы и гидранты поступает в оросители. Земляные оросительные каналы нарезаны с востока на запад и расположены через 100 м протяжённостью 800... 1000 м каждый. Поливы проводились дождевальными машинами ДДА 1 - 100 МА. Грунтовые воды залегают на глубине 5...8 м. I Почва опытного участка и прилегающего массива — чернозём южный террасовый сред негумус ный среднемощный глубоко солонцеватый средне- и тяжёл осу глинистый на древнечетвертичном палево-буром карбонатом аллювии.
Содержание гумуса в пахотном горизонте 4,8 %, мощность гумус ного горизонта 0,47...0,56 м. Почва характеризуется средней обеспеченностью подвижными формами азота (6,95...6,7 мг/100 г почвы), низкой-фосфора (2,63...3,96 мг/ЮОг почвы) и высокой обменным калием (41,7...45,4 мг/100 г почвы).
Водно-физические свойства данной почвы ( в слое 0...1,00 м ) представлены следующими показателями: НВ (наименьшая влагоёмкость) -24,36 % , МГ (максимальная гигроскопичность) - 8,3 %, ВУЗ (влажность устойчивого завядания)- 12,5 % от абсолютно-сухой массы почвы. Плотность , почвы метрового слоя- 1,21 г/см (табл.3).
Осадки отличаются большой изменчивостью во времени и по территории. За тёплый период года они обычно составляют 70...75 % их годового количества, т.е. 240...280 мм. Гигроскопический коэффициент (ГТК) равен 0,6...0,8, т.е. район засушливый. Сумма температур выше 10 С составляет более 2600 С. Продолжительность безморозного периода — в среднем і 130...150 дней.
Фотосинтетический потенциал посевов картофеля
В этот период времени влияние внесения минеральных удобрений и густоты растений на площадь листьев картофеля незначительно. На 10 июня площадь листьев независимо от густоты растений и сорта увеличилась па удобренных вариантах по сравнению с данными, на 20 июня - почти в 3 раза, на неудобренных вариантах - в 2,0...2,5 раза. Максимальных значений она достигла на 5 августа, то есть на 60.. .63й день после всходов.
Наши данные по изучению роста и развития картофеля указывают на её высокую пластичность и повышенную отзывчивость, на улучшение условий произрастания. Внесение минеральных удобрений при всех нормах посадки способствовало большей ассимиляционной поверхности. Так при внесении удобрений под планируемую урожайность клубней 30 т с 1 га картофеля сорта Краснопольский наибольшая площадь листьев наблюдалась 5 ав-густа и составила 51,6 тыс. м /га или на 39,3 % - больше по сравнению с неудобренным вариантом.
Наибольшая площадь листьев у картофеля сорта Крас нопольс кий в среднем за 3 года получена на варианте с внесением минеральных удобре- . ний под планируемую урожайность 50 и 60 т с 1 га при густоте растений 60 тыс. штіга - составила на 5 августа 54,7 и 57,2 тыс. м /га.
У картофеля сорта Каратоп в среднем за годы исследований наибольшая площадь листьев получена в первой декаде августа при внесении минеральных удобрений для получения планируемой урожайности 40, 50 и 60т с 1 га и соответственно составила 58,8; 60,2 и 61,2 тыс. м"/га.
Высокая площадь листьев (более 40 м /га) наблюдалась у сорта Краснопольский до 15 августа, а сорта Каратоп - до 25 августа. К 5 сентября у обоих сортов на вариантах без внесения удобрений она уменьшалась до 10... 11, а на удобренных до 25...28 тыс. м /га.
Результаты корреляционно-регрессионного анализов исследуемых сортов показали на наличие высокой степени связи урожайности с площадью листовой поверхности (с 5 июля —до начало отмирания). Уравнение работает в 90 % случаев.
Фотосинтез занимает особое положение среди биологических процессов в растениях, а также создаёт материальную и энергетическую основу, от которой зависят остальные биологические процессы.
Известно, что фотосинтез служит одним из основных физиологиче ских факторов питания растений. Другие процессы (почвенное, минеральное и водное питание) эффективны как факторы урожайности в той мере, в какой они способствуют фотосинтетической деятельности (К.А, Тимирязев, 1948).
Поэтому фотосинтез играет ключевую роль в продуктивном процес- се, а в конечном итоге при этом посредстве создаётся урожай, верхний предел которого зависит от его интенсивности.
Увеличить урожай - это значит, повысить фотосинтетическую про-» дуктивность растений, а также коэффициенты использования солнечной ра- -I диации (А.А. Ничипорович, 1956, 1966, 1988).
Особенности формирования площади листьев накладывают свой отпечаток на интенсивность фотосинтеза и его показатели, фотосинтетический потенциал и чистую продуктивность.
Если проанализировать значения фотосинтетического потенциала в динамике, то, можно отметить, что он увеличивается с ростом и развитием растений картофеля, в нашем опыте максимальных значений фотосинтетический потенциал достигал к концу вегетации и составил у сорта Красно-польский при внесении минеральных удобрений под плановую урожайность 50 и 60 т с 1 га в среднем за годы проведения исследований 1,66., ,1,75 млн. м" дней/га.
В первые стадии развития растений фотосинтетический потенциал незначительно зависел от дозы внесения минеральных удобрений и на 10,06 ) составил у сорта Крас нопольс кий 0,02...0,03, а у Каратоп - 0,01 млн. м7дней на 1 га. С ростом и развитием растений картофеля на удобренных вариантах фотосинтетический потенциал превышал вариант без удобрений в несколь t ко раз.
Содержание питательных веществ в органах растений и потребление их для формирования урожая
У растений картофеля большая интенсивность поглощения питательных элементов в отличие от других овощных культур, кроме капусты.
Анализ полученных результатов исследований показал, что наиболее высоким содержанием азота, фосфора, калия обладали клубни сорта Кара-топ в отличие от Красно польского (табл. 36, 37).
Клубни картофеля обоих сортов, выращенные на неудобренном фоне (контроль) обладали минимальным содержанием питательных веществ. С увеличением доз внесения минеральных удобрений их содержание закономерно увеличивалось.
В среднем за 3 года исследований наибольшее увеличение содержа- , ния азота - 0,19 %, фосфора - на 10 %, калия - на 39 % в клубнях сорта Краснопольский наблюдалось в варианте рассчитанном на урожайность 40 т с 1 га по сравнению с 30 т с 1 га.
Клубни картофеля сорта Каратоп, выращенные на фоне, рассчитан t ном на урожайность 50 т с 1 га обладали максимальным содержанием азота 1,46 %, фосфора 0,62 и калия 1,87 % на сухое вещество, а с расчетной дозы под планируемую урожайность 60 т с 1 га наблюдалось снижении процентного содержания калия по сравнению с предыдущей на 0,01 %.
При выращивании картофеля в условиях орошения очень эффективно внесение минеральных удобрений. И.С. Шатилов (1973) отмечает, что даже при полном обеспечении водой, если потребность в минеральном пи-! тании не будет удовлетворена, не сформируются посевы с оптимальной t структурой и в биологическом урожае будет недостаточный процент хозяй-, ственно ценной части урожая, товарности. Действительно, планирование урожайности и доз удобрений в наших опытах обеспечило не только высокий урожай клубней хорошего биохимического качества, но и получить высокую товарность. На неудобренном фоне с увеличением густоты растений от 40 до 60 шт./га картофеля сорта Краснопольский масса клубней с одного . растения уменьшалась от 454,32 до 366,58 г, средняя масса одного клубня -от 56,79 до 43,64 г.
Анализ показывает, что с повышением фона питания увеличивается количество клубней на 1 растение, масса клубней также находится в прямой зависимости от уровня питания. Внесение удобрений в расчете на урожайность 30 т с 1 га повысило массу клубней с 1 растения на 112,71 г; на фоне 40 т с 1 га прибавка составила 254,04; 50 т с 1 га - 259,26; на фоне 60 т с 1 га - 263,57 г на 1 куст при густоте растений к уборке - 38,45 тыс. шт./га. В среднем за 3 года исследований максимальное повышение их массы паблю-I далось на варианте рассчитанном на урожайность 40 т с 1 га по сравнению с , вариантом - на 30 т с 1 га — 141,33 г (при густоте растений - 38,45 тыс. шт./га), а средняя масса одного клубня на 13,22 г — наибольшая при данной густоте.
Проведённые наблюдения показывают, что с внесением удобрений t не только повышается валовой урожай картофеля, но и в нём уменьшается содержание мелких клубней, то есть повышается товарность урожая.
В нашем опыте мы сортировали общий урожай клубней на крупные - вес каждого клубня более 70 грамм, средние от 70 до 30 г, мелкие - 30 г и 1 меньше. Результаты такого учёта представлены в таблицах 38, 39.
На неудобренном фоне картофеля сорта Краснопольский доля мелких клубней с увеличением густоты растений возрастала с 15,00 до 17,94 %, , а товарность снижалась с 85,01 до 82,06 %. С внесением удобрений незначительно возрастала доля мелких клубней - от 3,50 до 4,01 %, а товарность понижалась - от 96,50 до 95,99 %. За 3 года исследований вес средних клубней с увеличением густоты растений на удобренном фоне колебался, возрастая с 66,63 до 70,40 %, а доля крупных уменьшилась на 4,09 %. Основная масса урожая сорта Краснопольский представлена средними клубнями (50.. .70 г).
