Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Постановка проблемы и основные положения
1.1. Состояние вопроса и цель исследований 5
1.2. Общая характеристика природно-климатических условий 45
1.3. Метеорологические условия в годы опытов 51
1.4. Методика исследований и агротехника в опытах 58
Глава 2. Способы подготовки семенного материала раннего картофеля
2.1. Развитие раннего картофеля в зависимости от способов подготовки клубней к посадке 64
2.2. Урожайность картофеля и качество клубней 68
Глава 3. Подбор сортов для получения ранней продукции картофеля 76
Глава 4. Влияние сроков и способов выращивания раннего картофеля на его продуктивность
4.1. Фенология раннего картофеля 98
4.2. Формирование урожая картофеля различных сроков посадки 101
4.3. Влияние светопроницаемой пленки на раннюю продуктивность картофеля 108
Глава 5. Эффективность выращивания раннего картофеля в связи с применением удобрений
5.1. Удобрения и общее развитие картофеля 114
5.2. Динамика накопления клубней и урожай картофеля 123
5.3. Качество клубней 126
Глава 6. Энергетическая и экономическая эффективность возделывания раннего картофеля 131
Выводы 137
Практические рекомендации 140
Литература 141
Приложения 156
- Состояние вопроса и цель исследований
- Метеорологические условия в годы опытов
- Развитие раннего картофеля в зависимости от способов подготовки клубней к посадке
- Фенология раннего картофеля
Введение к работе
Актуальность темы. Главный путь увеличения производства раннего картофеля в Южной Сибири - это повышение его урожайности и улучшение качества картофеля для обеспечения региона ранней продукцией в летний период. Для получения высоких урожаев в такие сроки важно правильно и своевременно подготовить семенной материал, подобрать сорта способные быстро сформировать товарные клубни. Одним из резервов увеличения и улучшения качества продукции раннего картофеля является совершенствование технологии его производства применительно к определенной природно-климатической зоне. Необходимо изучение основ новых прогрессивных элементов технологии производства раннего картофеля, а некоторые технологические положения ведущих ученых-картофелеводов требуют более глубокого изучения. Многие вопросы технологии производства раннего картофеля изучены недостаточно и особенно в Восточной Сибири.
Цели и задачи исследований. Целью является определение путей производства раннего картофеля в Южной части Восточной Сибири на основе совершенствования научно-обоснованной технологии выращивания раннего картофеля в экстремальных условиях Хакасии.
Для достижения поставленной цели были поставлены следующие задачи:
1.Оценить потенциал агроклиматических и почвенных условий Хакасии и юга Красноярского края для эффективного выращивания раннего картофеля;
2.Установить оптимальные сроки и способы посадки культуры в экстремальных условиях Хакасии и юга Красноярского края;
З.Дать оценку потенциалу продуктивности сортов, пригодных для выращивания раннего картофеля;
4.Обосновать систему удобрений, обеспечивающую повышение урожайности и его качества;
5. Оценить экономическую эффективность выращивания раннего картофеля.
4 Научная новизна. Установлены ряд новых закономерностей роста и развития ранних сортов картофеля, используемых для обоснования всего комплекса приемов выращивания ранней продукции. Усовершенствована система применения минеральных удобрений в зависимости от почвенно-климатических условий.
Защищаемые положения. На защиту выносятся следующие положения:
Агроклиматический потенциал урожайности различных сортов раннего картофеля в условиях Хакасии и юга Красноярского края;
Использование различных доз минеральных удобрений для повышения урожайности и качества продукции;
3.Элементы технологии производства раннего картофеля на темно-каштановых почвах Хакасии и юга Красноярского края.
Защищаемые положения обеспечивают формирование раннего урожая картофеля за короткий временной промежуток с минимальным расходом основных оборотных средств.
Практическое значение и реализация результатов исследования.
Предложенные рекомендации обеспечивают возможность акционерным обществам, крестьянским и фермерским хозяйствам получать раннюю продукцию картофеля. Полученные результаты докладывались на научно-практических конференциях: «Экология Южной Сибири и сопредельных территорий» (Абакан 2000, 2002 г.); на ежегодных научных конференциях «Катановские чтения» Хакасского Государственного Университета (г. Абакан 1999, 2000, 2001, 2002); на первой Всероссийской научно-практической конференции (г. Пенза 2002); на 4 региональной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых « Научные развития АПК» (г. Томск 2002). Результаты исследований широко используются в преподавании курса студентам аграрного факультета ХГУ им. Н.Ф.Катанова.
Состояние вопроса и цель исследований
История картофелеводства, несмотря на достоинства культуры, складывалась трудно, иногда курьезно. Л.Н. Толстой отмечал: «Картофель - и тот вводился у нас силой».
Родина картофеля - Южная Америка, где он известен с незапамятных времен. Первобытные племена, гонимые голодом, искали здесь в земле съедобные корни растений, среди которых находили клубни дикого картофеля. Известно более 150 его диких видов, произрастающих преимущественно в Южной и Центральной Америке (Бацанов П.Д., 1970; Аверкиев Е.Г., 1988).
Первыми открыли картофель для Европы испанцы, обнаружившие в Южной Америке «мучнистые корни хорошего вкуса...». Искали золото - нашли картофель, совершив тем самым великое ботаническое открытие. В 1565 году картофель привезли в Испанию, якобы по личному распоряжению короля Филлипа П. Отсюда он попал в Италию, где широко распространился, начал использоваться не только для пищевых, но и кормовых целей. Полагают, что дорогу картофелю во Францию открыл военный фармацевт Антуан Огюст Пермантье.
В Германии появление картофеля связывают с именами врача и ботаника Камерариуса, графа Гольфштейна, агронома Колеруса, а также английского адмирала Френсиса Дрейка, совершившего кругосветное путешествие. В Нидерландах культивировать картофель на огородах начали после 1740 г. и сделали его доходной статьей экспорта, приносящей большие прибыли (Бертон В.,1952; Бородин И.В., 1954).
Следует сказать о большом вкладе России в освоение «картофельного ресурса». «Если Испании XVI века, - пишет Ю. Черниченко, - принадлежит честь второго открытия этой культуры, то заслуга третьего открытия картофеля целиком за нашей страной». В течение 450 лет после Колумба был известен всего один вид культурного картофеля. Учение академика Н.И. Вавилова о центрах происхождения культурных растений заставило предпололсить, что в Латинской Америке должен существовать огромный природный селекционный клад. В 1925 г. туда оправились советские ботаники - картофелеводы СМ. Букасов и СВ. Юзепчук, исследовавшие картофель Колумбии, Перу, Боливии, Чили. Позднее ряд латиноамериканских стран посетил сам Н.И. Вавилов. В результате была совершена революция в генетике, селекции, ботанической географии картофеля: открыто 60 диких и 20 культурных видов картофеля, десятки веков кормивших индейские племена (Тамман А.М., 1953; Ленхович B.C., 1973).
Картофель - один из важнейших продуктов питания человека и кормления животных. В мире он занимает пятое место среди источников энергии в питании людей после пшеницы, кукурузы, риса и ячменя. В его клубнях содержатся ценные питательные вещества (таблица 1).
Значение картофеля в питании человека обусловлено содержанием в нем крахмала, протеина, витаминов и минеральных веществ.
Перевариваемость крахмала после варки клубней достаточно высокая и составляет примерно 90%. Содержание же протеина в картофеле низкое, но он очень ценен для питания человека. Переваримость его более 90%, а соотношение незаменимых аминокислот в нем примерно такое же, как и в протеине животного происхождения, поэтому он считается особенно ценным, уступая лишь протеину яиц, молока и мяса.
В питании человека большое значение имеет витамин С. При ежедневном употреблении 300 г. картофеля можно удовлетворить 2/3 суточной потребности в витамине С, в витамине В]-на17,5ив витамине Вг - на 5%. Из минеральных веществ, содержащихся в клубнях, для человека особенно важны фосфор, калий и марганец.
Не во всех странах мира картофель занимает одинаковое значение в питании человека. В западной, северной, средней и восточной Европе его потребляют больше, а в южных регионах - меньше.
Следует отметить, что потребление картофеля в пищу в развитых странах Европы в последние годы уменьшилось, но одновременно повысилась доля продуктов из переработанных клубней.
Более 50% мирового производства картофеля идет непосредственно до или после переработки для питания человека, 30 - на корм животным, 3-4 - для получения крахмала и спирта и примерно 10% - на посадочный материал.
Во многих странах Европы картофель имеет большое значение как кормовая культура.
Крахмал картофеля используют для производства более 500 наименований продукции для бумажной, текстильной, деревообрабатывающей, строительной, керамической, химической, фармацевтической и пищевой промышленности.
Известно, что крахмал картофеля состоит из двух фракций: амилопектина (75-80%) и амилозы (20-25%). Так как при высоком содержании амилозы крахмал легко перерабатывается в химической промышленности, в настоящее время, используя генную инженерию, идут работы по повышению её содержания.
Метеорологические условия в годы опытов
Картофель относится к растениям умеренного климата, поэтому различные отклонения в погодных условиях приводят к изменению в росте и развитии.
В последние годы в связи с требованиями о повышении качества и достоверности гидрометеорологической информации возрос интерес к таким показателям, как распределение осадков по территории, средние температуры воздуха за вегетационный период и относительная влажность. Погодные условия вегетационного периода довольно сильно влияют на урожайность раннего картофеля в условиях резко-континентального климата юга Восточной Сибири, где в степных районах этого региона он формируется под влиянием свойств азиатского материка. Беспрепятственное проникновение арктических холодных масс с севера и сухих из Казахстана и Средней Азии обусловливает резкие и быстрые изменения погоды и приводит к его общей неустойчивости.
Период с 1998 по 2000 г. характеризовался разнообразными погодными условиями, как правило, обусловленными осадками и температурным режимом.
В мае 1998 года преобладала умеренно-теплая с недобором осадков (80% от средне-многолетних значений) погода. В первой декаде мая среднедекадная температура воздуха выше среднемноголетнего значения на 1,4С и на 2С теплее аналогичной декады прошлого года. Осадки составляют 74% от нормы. Во вторую и третью декады среднедекадная температура воздуха на 1,2С выше среднемноголетних значений. Осадки составили 73% от нормы. В июне в первой и во второй декадах среднедекадная температура воздуха составила 17,3С. В третьей декаде температура воздуха составила в среднем 15,3С, осадки были 42% от нормы.
В первой декаде июля среднемесячная температура воздуха на 3,8С выше среднемноголетних данных. Осадки составили 42% от нормы. Во второй декаде среднедекадная температура - 22,4С. Осадки выпали в пределах 68% от годовых. В третьей декаде среднедекадная температура воздуха на 2,5С выше среднемноголетней, сумма осадков 71% от нормы.
Август характеризовался среднедекадными температурами выше 20С, сумма осадков составила 48% от среднемноголетних значений. Такам образом, вегетационный период 1998 года несколько отличался по тепловому режиму от других лет. Особенно жаркая погода наблюдалась в июле, в отдельные дни температура достигала 32-35С. Количество жарких дней со среднесуточной температурой выше 25С в июне было 16 дней, а в июле 18. Температура почвы в июне и июле месяце на глубине до 10 см была в среднем 20,2С, такая температура неблагоприятна для процесса клубнеобразования. Относительная влажность воздуха в среднем за вегетационный период была ниже нормы. В июне она составила 62% , а в июле 59%. Из приведенных выше данных можно отметить, что июнь и июль были крайне засушливыми. Поэтому для создания благоприятных условий при получении урожая раннего картофеля необходимы были вегетационные поливы.
Следующий год характеризовался достаточно теплой погодой в начале вегетации. В первой декаде мая средняя температура воздуха была выше среднемноголетних значений на 5,7С, осадки составили 71% от годовых. Вторая декада характеризовалась среднедекадными температурами воздуха на 5,5С выше среднемноголетней, хотя осадки составили лишь 6% от нормы. Средняя температура почвы в горизонте до 10см составила 11,1 С, что благоприятствовало хорошему прорастанию клубней картофеля. В третьей декаде мая средняя температура воздуха составила 18,4С, сумма осадков 20,1 мм, что составляет 68% от нормы. Июнь 1999 года характеризовался умеренно теплой погодой, средняя температура воздуха колебалась в пределах от 14,ГС до 19,2С. Количество осадков составляло от 45 до 68% от нормы. Относительная влажность воздуха колебалась в пределах 53%.
Вегетационный период 2000 года по погодным условиям не существенно отличался от предыдущих лет исследований. Хотя в нем отмечалось отсутствие жарких дней с температурой воздуха выше 25С. Кроме того в первую декаду мая выпало осадков 57% от нормы. Во вторую декаду мая была достаточно ветреная погода. Третья декада мая характеризовалась умеренно теплой погодой с большим количеством осадков и шквальными ветрами при грозах температура почвы была в пределах нормы и составляла 11,ГС, относительная влажность воздуха составила 63%. Июнь 2000 года был достаточно жарким, среднедекадные температуры были на 2-3С выше нормы. Осадки были выше среднемноголетних в первой декаде июня на 20%, что способствовало быстрому росту и развитию растений картофеля. Средняя влажность воздуха в июне колебалась в пределах 65%. Июль характеризовался достаточно теплой погодой, хотя температура во второй и третьей декаде была на VC ниже среднемноголетней. Количество жарких дней с температурой выше 25С было лишь 6 дней. Большое количество осадков выпало в третьей декаде июля. Все это способствовало тому, что урожай раннего картофеля в этот год был выше, чем в предыдущие годы исследований, таким образом метеорологические условия в годы постановки полевых опытов результаты, которых приводятся в настоящей работе, отличались от показателей среднемноголетних данных в основном по тепловому режиму и количеству выпадаемых осадков.
Развитие раннего картофеля в зависимости от способов подготовки клубней к посадке
Большое значение при возделывании раннего картофеля имеют приемы подготовки клубней к посадке, способствующие активизации ростовых процессов в семенных клубнях, ускоряющие появление всходов и наступления основных фаз развития растений, и когда происходит переход клубней из состояния покоя к активной жизнедеятельности.
Стимуляция к прорастанию является стандартным приемом технологии выращивания раннего картофеля. При этом приеме клубни находятся 2-3 недели слоем от 0,5 до 1,0 м с достаточным доступом воздуха при t 9 - 12С. Недостаток этого мероприятия - необходимость немедленной посадки клубней, когда длина ростков достигает 2-3 мм. Если температура не позволяет провести посадку, приходится сохранять клубни снова при t 4 - 5 С, что обычно технически нелегко осуществить и физиологически отрицательно влияет на состояние клубней. Можно применять и другие способы. В частности провяливание клубней картофеля. Их раскладывают тонким слоем и выдерживают 5-8 дней до образования зачатков ростков. При любом из способов подготовки посадочного материала нельзя допускать появление длинных ростков (более 10 мм), так как они легко ломаются до или после посадки, а это резко снижает количество главных стеблей на растении и урожайность. (Хайнц А. 1986, Тытин Н.В. 1984, Бородина И.В. 1966, Котлярова Л.Л. 1981).
Проращивание клубней - самая эффективная, но и трудоемкая операция. Этот прием обязательно следует применять при интенсивности выращивании раннего столового картофеля, чтобы образовались неэтилированные плотные ростки с видимыми зачатками корней и с сортотипичной зеленой, зелено-фиолетовой окраской. Клубни ранних и среднеранних сортов прорастают раньше поздних, проявляя сортовые различия и внутри каждой группы скороспелости. На скорость прорастания картофеля влияют прежде всего температура и влажность почвы. Глазки на клубнях как и листья на стеблях расположены спирально, но неравномерно. В верхней части их бывает больше, чем в средней или нижней пуповиной части. Почки верхушечной части клубня более жизнеспособны и прорастают раньше нижних. Как правило, прорастает только одна наиболее развитая центральная почка в глазке, другие же остаются как запасные. При удалении ростка начинают прорастать и остальные почки, но растения из них получаются не такие мощные как от центральной почки. Почки вершинных глазков в отличие от пуповинных обладают большей активностью и энергией роста, что объясняется высокой концентрацией питательных веществ в вершинной части (Писарев Б.А. 1986).
Если по окончанию периода покоя клубни хранить в течение какого-то времени при температуре 1 - 5 С, а затем при более высокой, то быстро растут все почки и доминирование верхушечной почки проявляется не скоро. Число ростков, продолжающих развиваться, увеличивается с удлинением периода хранения клубней при низкой температуре. В наших исследованиях проводились наблюдения по учету количества проросших глазков и их величине при различных способах подготовки посадочного материала (таблица 13).
Фенология раннего картофеля
До настоящего времени нет единого мнения о сроках посадки раннего картофеля в условиях Южной Сибири. Мнения расходятся потому, что исследования проводились в различных условиях и с различными сортами (Карманов С.Н., Коршунов А.В., 1982; Черемисин А.И., 1991).
Б.А.Писарев (1973) считает, что при возделывании раннего картофеля не должно быть строгой зависимости между сроком посадки и степью прогревания почвы. Например, на суглинистых почвах, если ждать прогревания их до температуры +6 - 8 , то это приведет к запаздыванию с посадкой.
В целом по срокам посадки картофеля можно ориентироваться (по данным института экспериментальной метеорологии), по которым оптимальный срок посадки в третьей декаде апреля проходит через Вильнюс, южнее Минска на Тулу и южнее Пензы, в первой декаде мая - севернее Риги на Псков через Тверь, Иваново, Чебоксары, южнее Уфы, через Челябинск и Курган, во вторую декаду мая через Санкт-Петербург на Омск, севернее Новосибирска. К северу от последней изолинии посадку следует проводить в третью декаду мая, кроме северной части Архангельска и Мурманской областей, республик Карелии и Коми, где она возможна лишь в первой половине июня.
В опыте по изучению сроков посадки картофеля в условиях Хакасии проводились прежде всего фенологические наблюдения за растениями в течение всего вегетационного периода. Отмечали фазы всходов, цветения, естественного отмирания ботвы отмечалось продолжительность прохождения межфазных периодов (таблице 33).
Более длительный период прорастания клубней в первый срок посадки (27 апреля) в среднем за 3 года объясняется тем, что он был менее благоприятным, чем у посадок 5 и 15 мая, так как среднедекадные температуры воздуха в этот период составляли всего 13-15С. Хотя известно, что лучшая температура для прорастания клубней 18-20С. К тому же в этот период отмечается выпадение малого количества осадков (всего 6% от нормы), то есть почва в этот период имеет мало продуктивной влаги.
Период от всходов до бутонизации у первого срока посадки также оказался более продолжительным и составил 35-39 дней, тогда как у второго срока посадки он был в среднем 36, а у третьего снизился до 32 дней.
Погодные условия и сроки посадки влияли на продолжительность всего вегетационного периода картофеля. Растения ранних сроков посадки имели значительно больший период вегетации, в сравнении с растениями более поздних сроков посадки, у которых фенологические фазы проходили быстрее и имели более короткий период вегетации. Из таблицы 33 видно, что период от посадки до всходов в условиях 1998-1999 года по всем трем срокам посадки на 2-3 дня больше в сравнении с этим же периодом за 2000 год. Это объясняется неблагоприятными погодными условиями, потому как годы 1998-1999 характеризовались прохладной ветреной погодой и были на 3-6С ниже 2000 года. Но продолжительность фенологических фаз в 1998-1999 году в сравнении с 2000 годом существенно не различалось.
Как известно, из ростков клубня развиваются надземные стебли. Они большей частью прямостоячие, реже отклоняются в сторону. Высота стебля связана с ростом и развитием растения. Наибольшей высоты достигает стебель во время цветения. Куст картофеля большей частью состоит из 4-8 облиственных стеблей. Число их в кусте варьирует в зависимости от размера посадочных клубней и числа проросших глазков. Оно в известной мере определяет урожай клубней (Карманов С.Н., Серебренников В.Л., 1991). В опыте высоту растений и количество стеблей в кусте отмечали 25 июня, 5 июля, 15 июля (таблица 34).
