Введение к работе
Актуальность темы. Одной из проблем в картофелеводстве РФ является невысокая урожайность — в среднем не более 11 т/га. По мнению ведущих специалистов и учёных, для повышения продуктивности картофеля, как и других культур, необходимо в первую очередь повышать и поддерживать плодородие почвы за счёт систематического применения органических удобрений.
Однако в последние годы сельское хозяйство испытывает дефицит в традиционных органических удобрениях в основном из-за снижения поголовья скота, недостатка технических средств и возросших затрат на их приготовление и внесение. Поэтому наиболее перспективными являются новые виды органических удобрений, получаемые на основе биоконверсии органического сырья, выгодно отличающиеся от традиционных, т.к. они экологически безопасные, малообъёмные, с низкими дозами внесения, обладающие высокой удобрительной ценностью. К числу таких органических удобрений относится вермикомпост, получаемый из различных растительных отходов и достаточно исследованный различными специалистами (Карпец И.П., Мельник И.А., 1990; Виноградова В.С., 2000; Мерзлая Г.Е., 2004 др.).
В связи с этим использовать такие виды органических удобрений для повышения урожайности и качества картофеля в условиях Костромской области является весьма перспективным.
В условиях рыночной экономики возрастает спрос на продукцию вешенки устричной, которая отличается от других грибов высоким содержанием легкоусвояемого белка, что способствует снижению дефицита этого нутриента в питании населения РФ. Увеличение объёмов производства вешенки связано с использованием значительных количеств соломы зерновых культур, которую после биодеградации органических веществ в процессе культивирования этого гриба целесообразно использовать как ценный органический субстрат для получения вермикомпостов.
Следовательно, решение вопросов повышения урожайности картофеля и увеличения объёмов производства вешенки устричной позволяет применить принцип современной биотехнологии утилизации отходов этих производств в замкнутом цикле: солома – отработанный грибной субстрат – вермикомпост – высокоэффективное органическое удобрение под картофель и субстрат для вешенки. Поэтому проведение комплексных исследований по изучению взаимосвязи отраслей растениеводства, грибоводства и животноводства можно считать актуальным направлением в биологизации земледелия.
Цель и задачи исследований. Целью работы являлось комплексное изучение влияния различных доз нетрадиционного органического удобрения на продуктивность и качество картофеля.
Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:
– изучить влияние качества мицелия (пассажа) на продолжительность культивационного периода, показатели продуктивности и элементы структуры урожайности вешенки устричной;
– установить тесноту связи (r2) показателей продуктивности вешенки с элементами структуры урожайности: количеством плодовых тел, массой карпофора, количеством друз и массой друзы;
– обосновать возможность использования отработанного грибного субстрата как ценного компонента при притоговлении вермикомпоста;
– изучить влияние различных доз вермикомпоста и жидкого гумата натрия, полученного из местного сапропеля, на рост и развитие картофеля;
– исследовать влияние различных доз вермикомпоста и жидкого гумата натрия из сапропеля, на показатели фотосинтетической деятельности картофеля;
– выявить влияние вермикомпоста и гумата натрия на урожайность, элементы её структуры и показатели качества клубней картофеля;
– оценить энергетическую и экономическую эффективность элементов технологий выращивания картофеля и вешенки устричной.
Научная новизна. Дано теоретическое обоснование применения биотехнологий вермикомпостирования и культивирования вешенки устричной в замкнутом цикле безотходного производства на примере ЗАО учхоз «Боровиковское» Костромской области.
Впервые в условиях Костромской области изучено влияние различных доз вермикомпоста и жидкого гумата натрия, наработанного из местного сапропеля, на рост, развитие и урожайность районированных сортов картофеля. Установлено, что для повышения урожайности и качества картофеля (содержание крахмала) целесообразно вносить вермикомпост в дозе 2,8 т/га.
Изучено и экономически обосновано, что для формирования высокой продуктивности вешенки устричной по интенсивной технологии культивирования следует использовать мицелий третьего пассажа собственного производства, а реализовывать другим производителям грибов мицелий 4, 5 или 6 пассажей.
Основные положения выносимые на защиту:
Формирование продуктивности вешенки устричной при интенсивной технологии культивирования в зависимости от качества мицелия.
Утилизации отработанных грибных субстратов методом вермикомпостирования в замкнутом цикле безотходного производства.
Применение различных доз вермикомпоста на основе отработанных грибных субстратов для повышения урожайности и качества картофеля.
Энергетическая эффективность применения различных доз вермикомпоста под картофель.
Экономическая оценка использования мицелия разного качества при культивировании вешенки устричной по интенсивной технологии.
Практическая значимость работы. Дана комплексная оценка влияния различных доз нового вида вермикомпоста на рост и урожайность картофеля, обеспечивающих повышение урожайности клубней на 13,4-56,8% в условиях Костромской области.
Установлено, что для формирования высокой продуктивности и повышения рентабельности целесообразно использовать мицелий вешенки 3 пассажа собственного производства, а 4, 5 и 6 пассажей реализовывать другим производителям грибов.
Внедрение результатов исследований. Результаты исследований использованы в ЗАО учхозе «Боровиковское» при культивировании вешенки устричной и выращивании картофеля в звене севооборота, и в учебном процессе ФГОУ ВПО «Костромская ГСХА».
Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертационной работы доложены и получили положительную оценку на научно-практических конференциях Костромской ГСХА в 1999, 2000, 2002-2005 гг., на научно-технических советах факультета агробизнеса в 2000 и 2001 гг., на научной конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов Санкт-Петер-бургского ГАУ, посвящённой 170-летию со дня рождения И.А. Стебута в 2003 г.
Публикация результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 7 научных статей, в том числе одна в журнале по списку ВАК РФ.
Объём и структура работы. Диссертационная работа изложена на 185 страницах компьютерного текста и состоит из введения, 7 глав, выводов и предложений производству. Работа содержит 33 таблицы, 28 рисунков и 12 приложений. Список литературы включает 290 наименований, в том числе 53 на иностранном языке.
Исследования проводились в рамках «Программы социально-экономического развития Костромской области на период до 2005 года» в ЗАО учхоз «Боровиковское» Красносельского района Костромской области в 1999 и 2000 гг. и в ФГОУ ВПО «Костромская государственная сельскохозяйственная академия» в 1999-2001 гг. Объектами исследований служили сорта картофеля среднеспелой группы Бронницкий и Луговской, районированные для Костромской области, и штамм вешенки устричной (Pleurotus ostreatus (Fr) Kumm.) НК-35.
Для проведения исследований с вешенкой из чистой культуры штамма было приготовлено семь пассажей мицелия, шесть из которых (со 2 по 7) были вариантами в лабораторных и производственных опытах. Первый пассаж получали путём пересева (инокуляции) чистой культуры штамма на среду КГА (картофельно-глюкозовый агар) в чашки Петри, второй — инокуляцией зернового субстрата (зерно ячменя) мицелием, выращенным на среде КГА. Третий и последующие пассажи получали, инокулируя зерновой субстрат зерновым мицелием предыдущего пассажа.
В лабораторных условиях (опыт 1, производство мицелия) изучали влияние качества мицелия на скорость роста мицелиальной колонии вешенки на среде КГА (в чашках Петри) и зерне ячменя (бутылках ёмкостью 0,5 л), в сухом веществе которого 2,8% золы, 2,03% общего азота, 0,37% общего фосфора, 0,49% общего калия.
В производственных условиях (опыт 2, получение плодовых тел) изучали влияние качества мицелия на габитус плодовых тел (ПТ), элементы структуры урожайности и показатели продуктивности вешенки. Субстратом служила солома яровой пшеницы со следующими агрохимическими характеристиками: влажность 14,3%, рНKCl 5,0, содержание в сухом веществе золы 10,0%, общего азота 0,62%, аммиачного азота 0,01%, общего фосфора 0,20%, общего калия 0,75%.
При проведении исследований использовали методики G.Lemke (1972), И.А. Дудки и др., (1978, 1982), Н.А Бисько и др., (1983), И.А. Дудки (1987), А.С. Бухало (1988), В.И. Билай (1989), А.Д. Тишенкова (1999).
В опытах учитывались следующие показатели: скорость зарастания субстрата, периоды формирования примордиев и плодовых тел, количество и масса друз, количество плодовых тел в друзе и их линейные размеры и масса (шляпка и ножка отдельно), показатели продуктивности (урожайность, биологическая эффективность, коэффициент конверсии), товарный и нетоварный урожай плодовых тел. Данные параметры отмечались по всем периодам сбора ПТ (4 срока).
Исследования с картофелем проводились на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве с мощностью пахотного слоя 20-22 см, типичной для Костромской области. В 1999 году (опыт 1) закладывали производственный опыт с сортом Луговской в ЗАО учхоз «Боровиковское»; почва опытного участка содержала гумуса 2,6%, рНKCl 6,2, подвижного фосфора 481 мг/кг, обменного калия 280 мг/кг почвы. В 2000-2001 гг. опыты с сортом Бронницкий закладывали на опытном поле академии (опыт 2), в почве опытного участка 2,1% гумуса, рНKCl 6,1, подвижного фосфора 187 мг/кг, обменного калия 84 мг/кг почвы. Агрохимический анализ почвы проводили по общепринятым методикам.
В период исследований метеорологические условия проведения экспериментов были неодинаковы, но в целом соответствовали особенностям климата Костромской области. Наиболее благоприятные метеорологические условия сложились в вегетационный период 2000 года, когда в период формирования клубней средняя температура воздуха была близкой к оптимальной при достаточном количестве осадков.
Схема опыта в 1999 году включала варианты с вермикомпостом в дозе 2,8 т/га и гумата натрия 1 л/га концентрации 0,01% (расход рабочего раствора 250 л/га). Доза (норма) вермикомпоста рассчитана для схемы посадки 7040 см и соответствует уменьшенной в 10 раз рекомендованной норме навоза под картофель для дерново-подзолистой суглинистой почвы при локальном внесении (30 т/га). Доза гумата выбрана по рекомендациям производителя препарата.
В 2000-2001 гг. схема опыта была дополнена вариантами 5,6 т/га (двойная доза) и 8,4 т/га (тройная) вермикомпоста. Повторность опытов четырехкратная, размещение делянок многорядное систематическое ступенчатое. Система технологических операций возделывания картофеля — рекомендованная для Костромской области. Предшественником во все годы был картофель.
Закладку опыта, наблюдения и учёты проводили согласно методикам А.А. Ничипоровича (1966), Н.А. Майсуряна (1970), И.С. Шатилова и др. (1978), Б.А. Доспехова (1985).
Схемы опытов разрабатывали согласно «Методике агрохимических исследований» Ф.А. Юдина (1971) и «Полевым и вегетационным методам исследований в агрохимии» Н.В. Решетниковой (1982).
Фенологические наблюдения включали определение межфазных периодов: посадка–всходы, всходы–образование генеративных органов (стеблей с соцветиями), формирование бутонов–начало цветения, цветение-начало увядания ботвы, начало отмирания ботвы–физиологическое созревание клубней, по методике А.Н. Полевого (1978) и В.Ф. Мальцева и М.К. Каюмова (2002).
В течение вегетационного периода картофеля проводили мониторинг высоты растений, количества и массы листьев и стеблей по межфазным периодам (в динамике, через 10 дней) по методике И.С. Шатилова и др. (1978).
Показатели фотосинтетической деятельности растений рассчитывали по методике А.А. Ничипоровича (1966).
Структуру урожайности картофеля определяли по методике Н.А. Майсуряна (1970), во время уборки урожая. Учёт урожая проводили сплошным методом с каждой делянки, одновременно определяя фракционный состав клубней по массе.
Показатели качества клубней включали определение содержания сухого вещества термостатно-весовым методом и содержания крахмала в клубнях потенциометрическим методом.
Экономическую эффективность экспериментов определяли по общепринятым методикам (1998), энергетическую эффективность по методике Г.С. Посыпанова (1997).
Математическую обработку результатов экспериментов проводили по методике Б.А. Доспехова (1985) и пакета программ Microsoft Office Excel 2000, 2003, SCIENS и STRAZ.
