Содержание к диссертации
Введение
4 CLASS 1 Вопросы биологизации технологии возделывания картофеля (Обзор литературы) 7 CLASS
1.1 Сорт как главный биологический фактор в технологии 9
1.2 Факторы биологизации основных агроприемов технологии возделывания картофеля 11
1.3 Использование фиторегуляторов в картофелеводстве 17
2 Место, условия и методика исследований 34
2.1 Место проведения исследования 34
2.2 Климатические и метеорологические условия 35
2.3 Характеристика почв 40
2.4 Материал для исследований и его характеристика 42
2.5 Схемы опытов 47
2.6 Сопутствующие исследования 48
3 Влияние фиторегуляторов на рост, развитие, продуктивность и качество картофеля 51
3.1 Влияние фиторегуляторов на рост и развитие растений 51
3.2 Динамика формирования урожая картофеля под действием фиторегуляторов 62
3.3 Действие фиторегуляторов на продуктивность картофеля 66
3.4 Структура урожая картофеля 74
3.5 Влияние фиторегуляторов на устойчивость картофеля к фитопатогенам 79
3.6 Влияние фиторегуляторов на показатели качества клубней 87
4 Эффективность фиторегуляторов на фоне различных технологий 94
4.1 Продуктивность картофеля под действием фиторегуляторов на фоне различных технологий 95
4.2 Влияние фиторегуляторов и технологии на пораженность клубней болезнями 103
4.3 Качество клубней на фоне различных технологий поддействием фиторегуляторов 106
5 Биоэнергетическая и экономическая эффективность фиторегуляторов в технологии по
Выводы 118
Предложения производству 119
Список литературы 120
Приложение 142
- Факторы биологизации основных агроприемов технологии возделывания картофеля
- Климатические и метеорологические условия
- Действие фиторегуляторов на продуктивность картофеля
- Продуктивность картофеля под действием фиторегуляторов на фоне различных технологий
Введение к работе
Сложные природно-климатические условия Российского Дальнего Востока определяют нестабильность земледелия и низкий уровень урожайности полевых культур. Одним из основных производителей сельскохозяйственной продукции, в том числе картофеля является Амурская область, которая обеспечивает свои потребности, а так же является поставщиком картофеля в САХА Якутия, Хабаровский край. В постперестроечный период положительная динамика производства в области отмечена лишь в картофелеводстве: посевные площади увеличились на 11 %, урожайность на 66 %, валовой сбор на 84 %. Производство этой важнейшей продовольственной, кормовой и технической культуры трансформировалось из крупных сельскохозяйственных предприятий в мелкие - крестьянско-фермерские и личные подсобные хозяйства населения. Картофелеводство является той отраслью, где в наибольшей степени отразились изменения, происходящие в формах хозяйствования на земле, она одна из первых перешла на адаптивно-ланшафтную систему земледелия, в условиях рыночной экономики при различных формах хозяйствования.
Спрос на данный продукт стабилен, поэтому актуален и практически важен вопрос увеличения производства. Потенциал современных сортов картофеля составляет 60-150 т/га, в условиях производства урожайность культуры реализуется не более чем на 20-30 %. Резервы повышения урожайности остаются старыми, но подходы к их применению должны быть новыми. Требуется творческое осмысление, экономический расчет к подходу как отдельных агроприе-мов, так и технологии возделывания картофеля в целом. Основное внимание в технологии необходимо обратить на использование адаптивного потенциала растения, и его взаимосвязь с биологическими компонентами агроэкосистемы (почвенная микрофлора), которая позволяет полнее раскрыть возможности культуры в условиях зоны "рискованного земледелия".
Одним из перспективных агроприемов, направленных на повышение плодородия почв и оптимизацию условий питания растений является использование фиторегуляторов и биологически активных веществ, позволяющих активизировать микробно-растительные взаимодействия. За последнее время в практику введены многие виды ризосферной микрофлоры и на базе этих видов созданы десятки микробных препаратов, полезное действие которых носит универсальный характер в отношении различных групп сельскохозяйственных растений.
Цель работы. Определить эффективность действия фиторегуляторов природного происхождения: экстрасол-55, агат-25К, симбионт, сил к, эпин на рост, развитие, продуктивность и качество картофеля, дать энергетическую и экономическую оценку использования в условиях среднего Приамурья.
Задачи исследований; - выявить действие препаратов на рост и развитие, продуктивность, иммуно логические свойства, качество урожая картофеля; - определить сортовую отзывчивость картофеля разных групп спелости: Весна белая, Лина, Долинный на фиторегуляторы в различных метеоусло виях вегетационного периода; выявить влияние фиторегуляторов на биохимические показатели клубней; провести сравнительную оценку биологической, энергетической и экономической эффективности применения фиторегуляторов на фоне базовой и интегрированной технологии.
Научная новизна. Изучение применения фиторегуляторов на картофеле в условиях среднего Приамурья проводится впервые. Проведено многостороннее изучение влияния фиторегуляторов: экстрасол-55, агат-25К, симбионт, силк, эпин на рост, развитие, продуктивность и качество картофеля, как агроприема в технологии производства картофеля в условиях южной зоны Амурской области. Выявлены наиболее эффективные биопрепараты и сортовая отзывчивость картофеля.
Практическая ценность исследований. Результаты исследований позволили установить наиболее эффективные биопрепараты: экстрасол-55 и агат-25К, которые обеспечивают повышения продуктивности картофеля от 2 до 6 т/га (6-22 %), снижают пораженность клубней фитофторозом, ризоктониозом и паршой обыкновенной. Наиболее эффективный биопрепарат (экстрасол-55) прошел производственную проверку в КФХ «Щегорец» Благовещенский район Амурской области, где обеспечил увеличение урожайности картофеля сорта Невский на 4,2 т/га (18 %).
Апробация. Результаты исследований доложены на региональных научно-практичеческих конференциях «Молодежь XXI-века: шаг в будущее» (г. Благовещенск, 2005г.), «VIII Дальневосточной молодежной школе-конферен-ции по актуальным проблемам химии и биологии» (МЭС, ТИБОХ, г. Владивосток, 2004 г.), «Молодые ученые - производственникам агропромышленного комплекса» (ДальГАУ, г. Благовещенск, 2005 г.), на международной научно-практической конференции «Биологические ресурсы российского Дальнего Востока» (ДальГАУ, г. Благовещенск, 2004 г.). По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 119 страницах машинописного текста. Состоит из введения, 5 глав, выводов и предложений производству. Включает: 16 таблиц и 20 рисунков в тексте, 1 рисунок и 38 таблиц в приложении, список литературы. Список цитируемой литературы состоит из 246 источников, в том числе 16 на иностранном языке.
Факторы биологизации основных агроприемов технологии возделывания картофеля
Реализация потенциальных возможностей сортов и оптимизация их взаимодействия с почвенной микрофлорой возможна только при определенной агротехнике [161]. При биологизации производства картофеля усиливают особое внимание освоению плодосменных, прежде всего травопольных севооборотов, использованию органических удобрений [58, 63, 87, 93, 131].
Н. С. Карманов [77] утверждает, что размещение картофеля в специализированных севооборотах с систематическим применением высоких норм органических удобрений позволяет улучшить кроме пищевого режима, водно-физические свойства почвы, установить оптимальный уровень влажности подходящий для механизированной уборки картофеля с минимальными повреждениями клубней.
Соблюдение такого агроприема, как севооборот, позволяет снизить вредоносность основных болезней картофеля и получить более высокие урожаи здоровых клубней [21, 24, 105, 130, 165]. Лучшими предшественниками под картофель, как это установлено наукой и апробировано многолетней практикой в наиболее распространенных севооборотах являются одно-двухгодичный пласт клевера или клеверо-тимофеечной смеси, сидеральные культуры, из овощных -капуста, столовые корнеплоды [17, 78, 84, 165]. Такими предшественниками картофель обеспечивается в севооборотах, имеющих следующее чередование культур: зерновые культуры с подсевом многолетних бобовых трав (клевер), многолетние травы 1-го года, многолетние травы 2-го года, картофель, корнеплоды + силосные, картофель.
Биологизированная технология предусматривает использование небольших доз минеральных удобрений [126]. По мнению Ю.С. Авдеева [1], Д.Н. Бородина [22], А.И. Кустарева [ПО] и других авторов, наиболее эффективно удовлетворяет потребность картофеля в питательных веществах сочетание органических и минеральных удобрений. Из органических удобрений под картофель наиболее известны - навоз, птичий помет, торф, торфонавозные компосты и зеленые удобрения (сидерат) [22]. В последние годы на потребительском рынке появились новые, более совершенные виды минеральных, органических и органно-минеральных удобрений (Кемира, Рост-1, Стимул-1, Фермерское, Фермей, Биогумус, Сапропель, Органно-минеральные удобрения ОАО «ЮжУ-ралторф», Глаукониты и др.) которые значительно повышают урожай и качество картофеля [98, 131, 191, 219]. Так, например, биогумус - продукт переработки органического субстрата методом вермикомпостирования. На протяжении нескольких лет сотрудники ВНИИ картофельного хозяйства изучали эффективность применения биогумуса под картофель и пришли к выводу, что внесение биогумуса отдельно и в сочетании с минеральными удобрениями увеличивало урожай картофеля на 10-40 % и повышало качество клубней [98]. К такому же заключению пришли сотрудники Оренбургского ГАУ, применяя биогумус из расчета 3,5 т/га, получив прибавку урожая в 2,1-2,3 раза выше контроля (30 т/га навоза) при этом ускорилось прохождение основных фенофаз развития растений [147].
В условиях возросшей стоимости удобрений и появления новых видов удобрений, гектарные дозы которых в десять раз ниже традиционных, наиболее экономически и экологически выгодней использовать локальный метод внесения органических и минеральных удобрений, а также их смесей. При этом снижается доза органики с 40 до 8 тонн. Преимущество этого способа перед разбросным установлено исследованиями, проведенными в Российской Федерации, Белоруссии и других странах. Прибавка урожая от локализации удобрений, по мнению специалистов ВНИИ картофельного хозяйства, составляет 2-3 т/га, эффективность такого использования навоза в 1,5-2 раза выше по сравнению с обычным способом [87].
В силу финансовых сложностей минеральные удобрения стали практически недоступными для мелкого сельхозтоваропроизводителя. В связи с этим, многие фермеры в последнее время используют двойные сидеральные пары из естественных засорителей: конопля, щирица, жабрей, куриное просо. Зеленая масса сидерата измельчается и запахивается. Масса первого сидерата (вторая декада июля) составляет 30-60 т/га, второго (третья декада августа) 15-30 т/га.[20]. Стоимость семян и их посев, главные статьи расходов при возделывании «зеленого удобрения», в этом же случае эти затраты исключаются, поэтому этот агроприем является экономически дешевым и целесообразным для сохранения плодородия почв в картофельном севообороте. Белорусские аграрии в этих же целях используют семена озимой ржи, осыпавшейся во время уборки. На следующий год они дают дружные всходы, что позволяет значительно увеличить площади выращивания «зеленого удобрения» при использовании в качестве посевного материала потерь семян при уборке [89]. Использование озимой ржи позволяет с помощью воздействия ризосферы этой культуры на сорняки подавлять развитие последних, то есть использовать «зеленые удобрения» и в качестве биогербицидов.
Своевременная и правильная обработка почвы, осуществленная с учетом климатических условий и типов почв, имеет немаловажное значение в экологизации земледелия [35, 81]. С.Н. Карманов и B.C. Серебренников [77] отмечают, что ранняя зяблевая вспашка плугом с предплужником повышает урожай картофеля на 10%. На рано вспаханной зяби осенью прорастает в 3-5 раз больше сорняков, которые затем уничтожаются во время осенней культивации зяби, тем самым, снижая гербицидную нагрузку на следующий год [89]. Хорошие результаты достигаются при безотвальном рыхлении зяби весной. По данным опытов, проведенных Зейским опорным пунктом ВНИИ сои на легких по гранулометрическому составу пойменных почвах, урожай картофеля при безотвальном рыхлении составил 98 ц/га и превысил весеннюю культивацию на 22 ц/га, а перепашку зяби на 9 ц/га [84].
Предварительная нарезка гребней и гряд положительно зарекомендовала себя во всех картофелеводческих хозяйствах Дальневосточного региона. Нарезка гребней и гряд способствует повышению температуры почвы в зоне залегания маточных клубней на 3-4 С, в результате чего всходы появляются на 5-6 дней раньше. Причем нарезка гряд с осени более выгодна, так как позволяет исключить из системы обработки почв такие энергонасыщенные работы, как перепашка зяби, культивация и другие, значительно снизить энергетические затраты, начать посадочные работы на 5-10 дней раньше, а также повысить урожайность картофеля [10, 84, 120, 207].
Климатические и метеорологические условия
Климат южной зоны области имеет выраженный континентальный характер с чертами муссонности в летнее время. Особенность климата Амурской области объясняется тем, что территория находится в зоне взаимодействия дух огромных массивов: с одной стороны Восточной Сибири - континентально холодной страны, а с другой - Тихого океана. Отсюда и процессы, совершающиеся в почве, настолько своеобразны, что подобных ситуаций не встречается ни в какой другой части обширной территории России. С октября по апрель климат находится под влиянием континента. Зима на данной территории суровая, продолжительная и малоснежная. Продолжительность холодного периода составляет 130-160 дней. Высота снежного покрова на юге колеблется от 12 до 14 см. За три зимних месяца выпадает всего 3-5 % годового количества осадков, обусловливающий пониженную влажность воздуха, незначительную и редкую облачность, огромное количество света и глубокое промерзание почвы.
В весенне-летний период, ветер меняет свое направление и силу, облачность сильно увеличивается, а количество света уменьшается, количество осадков резко увеличивается, достигая максимума в июле-августе — это летний муссон, при котором из области высокого давления, установившегося над океаном, массы воздуха перемещаются в область низкого давления, установившегося над нагретым материком. В период с апреля по октябрь выпадает от 460-550 мм осадков, однако выпадают осадки неравномерно, вызывая периодическое переувлажнение почвы. Из осадков, преобладают ливневые дожди с грозами, но бывают и моросящие. Изредка, не каждый год, случается град. Южная зона среднего Приамурья характеризуется самой высокой температурой вегетационного периода, которая составляет 14,7-15,9 С. Наиболее теплым месяцем является июль, средняя температура 20-21 С. Сумма активных температур воздуха выше 10 С 2100-2300 С. Продолжительность периода со средней суточной температурой выше 0 С составляет 165-195 дней. Безморозный период составляет около 130 дней.
Осень сухая, теплая. Положительная среднесуточная температура воздуха в южной зоне удерживается до конца третьей декады октября. Количество осадков составляет 75-90 мм [172].
Агроклиматические ресурсы Амурской области почти вдвое ниже по сравнению со странами Западной Европы, Северной Америки, Китаем это определяет нестабильность земледелия и низкий уровень урожайности полевых культур. По этой причине регион относят к «зоне рискованного земледелия». С точки зрения возможностей возделывания основных полевых культур, необходимо отметить как положительные, так и отрицательные его стороны. Положительные - высокое напряжения тепла, обилие осадков и света в течение теплых месяцев; отрицательные - относительно короткий период вегетации, недостаток влаги в апреле-мае, медленное прогревание почвы весной, избыток осадков в июле-августе. В основных сельскохозяйственных районах климатические условия относительно благоприятны для возделывания зерновых, кормовых культур, картофеля.
Для описания метеоусловий в годы исследований, использовались метеоданные центральной метеостанции города Благовещенска. Метеорологические условия в годы исследования складывались неоднозначно и имели значительные отличия от среднемноголетних по температурному режиму и количеству осадков, оказывая довольно существенное влияние на рост и развитие картофеля, формирование урожая клубней и их качество (рисунок2, приложение 2-3).
Данный период времени, характеризовался годами, как с незначительным отклонением метеорологических условий от среднемноголетних показателей (2004 г.), так и особенно экстремальными, какими были 2005 год - характеризующийся сильной засухой, и 2003 год, как год обильного выпадения осадков, сильного переувлажнения и затопления пониженных мест на полях, особенно на лугово-чернозёмовидных почвах, что и привело к значительной гибели посадок картофеля на данном типе почв.
Действие фиторегуляторов на продуктивность картофеля
Применение фиторегуляторов является одним из решений позволяющих повысить адаптивные свойства картофеля, обеспечивая более стабильные урожаи в различные по метеоусловиям годы, снизить антропогенную нагрузку на агроэкосистему за счет снижения применения фунгицидов в годы с наименьшим развитием заболеваний.
Анализ полученных в наших исследованиях данных по влиянию фиторегу-ляторов на продуктивность картофеля в двухфакторном опыте показывает, что все испытываемые фиторегуляторы природного происхождения оказали значительное влияние на продуктивность данной культуры в сторону увеличения (от 5 до 22 %) (рисунок 8, таблица 5).
Из изучаемых фиторегуляторов, только один силк не приводил к существенному увеличению урожайности культуры. Оценивая эффективность применения фиторегуляторов на культуре, необходимо отметить варианты с максимальной прибавкой урожайности по сравнению с контрольным вариантам. Так, максимальная прибавка урожая (22 % или 6,31 т/га) отмечена в варианте с обработкой экстрасолом-55. Неплохую прибавку урожайности картофеля (13-14 % или 3,7-4,1 т/га) обеспечивает обработка клубней и вегетирующих растений фиторегуляторами симбионт и агат-25К. Эффективность препарата эпин в увеличении урожайности культуры существенно ниже и составляет 5 % или 1,5 т/га.
Эффективность применения фиторегуляторов в многой степени зависит от биологических особенностей сорта и почвенно-климатических условий. Следовательно, вопрос о выявлении эффективности фиторегуляторов на картофеле, можно решать только в пределах тех возможностей, которые определяются наследственными особенностями сортов данной культуры.
Для изучения эффективности фиторегуляторов в этом опыте, нами были выбраны из раннее испытанной коллекции [226] три сорта (Весна белая, Лина, Долинный). Выбор сортов определялся их различием по срокам формирования урожая и устойчивости к распространенным в данном регионе заболеваниям (фитофтороз, ризоктониоз, парша обыкновенная и др.).
В среднем за три года исследований, наибольшее увеличение урожайности на сорте Весна белая, было отмечено в вариантах с применением микробиологических препаратов экстрасол-55, агат-25К и симбионт, обработка клубней и растений данными препаратами обеспечило прибавку урожая от 2,7 т/га (10 %) до 3,1 т/га (13 %). Сорт Лина оказался самым отзывчивым на обработку всеми фиторегуляторами. В среднем за три года по всем опытным вариантам получена существенная прибавка урожайности от 2,1 т/га или 7 % (эпин) до 8,5 т/га или 30 % (экстрасол-55) по сравнению с контролем. На сорте Долинный наилучшие результаты получены в варианте с экстрасолом-55, прибавка составила 7,5 т/га (23 %). Остальные препараты, за исключением силка, увеличивали продуктивность данного сорта на 10-13 % или 3,3 ,2 т/га.
Высокие адаптационные способности сорта проявляются главным образом через урожайность и устойчивость растений к фитопатогенам в различные по метеоусловиям годы. В годы наших исследований, растения картофеля подвергались, как негативному действию переувлажнения (2003 год), спровоцировавшего уплотнение почвы, раннюю вспышку фитофтороза и преждевременное отмирание ботвы, так и негативному действию повышенных температур и дефицита влаги (2005 год). Общее количество осадков, выпавших за вегетационный период в 2004 году, составило 407 мм, по литературным данным [120], такое количество осадков находится в оптимальном пределе для формирования полноценного урожая. В данный год нами отмечена максимальная урожайность и наименьшее развитие фитопатогенов.
На рисунках 9-11 представлена биологическая эффективность фиторегу-ляторов в зависимости от влагообеспеченности вегетационного периода в годы исследований в процентном отношении к контрольным вариантам. Количество осадков за вегетационный период по годам исследований сравнивалось со среднемноголетним значением (473 мм). Показатели урожайности и пораженное болезнями опытных вариантов сравнивались с контрольными вариантами без обработки фиторегуляторами.
Продуктивность картофеля под действием фиторегуляторов на фоне различных технологий
Урожайность интегрированный показатель, который является важным критерием оценки любой технологии возделывания сельскохозяйственных культур в растениеводстве. Чем выше урожайность культуры и меньше затрачено средств на достижение этой урожайности, тем эффективней технология в экономическом и экологическом плане.
Урожайность картофеля на фоне базовой технологии во все годы исследований значительно уступает показателям интегрированной технологии возделывания (рисунок 17). Наибольший уровень урожайности картофеля отмечен в 2004 год, наименьший в 2005 год. Причём, чем сложнее метеоусловия (засуха 2005 г.), тем диапазон варьирования урожайности по технологиям меньше. При благоприятных условиях вегетации (2004 г.) - в большей степени проявляются потенциальные возможности интегрированной технологии. Так в 2003 и 2004 годах максимальная урожайность была получена на фоне интегрированной технологии и превосходила базовую на 20 и 16 % соответственно.
В засушливый год, положительный эффект в повышении урожая от применения органических и минеральных удобрений отсутствовал и урожайность оставалась на уровне базовой технологии без внесения удобрений, все затраты связанные с дополнительным внесением удобрений не оказали должной отдачи.
В среднем за три года наибольшая урожайность Весны белой отмечается в технологии с оптимизацией условий питания растений (интегрированная) — 27.6 т/га, что на 14 % выше урожайности на фоне базовой технологии (24,3 т/га) (рисунок 18, таблица 10).
Влияние фиторегуляторов на урожайность Весны белой на фоне этих технологий было неоднозначным. Наиболее значимые прибавки урожая от 7 до 21 % во всех технологиях дает применение микробиологических фиторегуляторов: экстрасол-55, агат-25К, симбионт. На 9 % увеличивает в среднем урожайность в интегрированной технологии препарат силк. В 2004 году данный препарат увеличил урожайность сорта на 18 %. Обработка картофеля эпином на всех фонах технологии не давала видимой прибавки и находилась на уровне контроля, а на фоне базовой технологии отмечалось даже незначительное снижение урожайности картофеля под действием этого препарата.
Наибольшая урожайность при базовой технологии отмечена в варианте с экстрасол-55 и симбионтом, данные фиторегуляторы увеличивали урожайность картофеля на 11-13 % по отношению к контрольному варианту. Эффективность этих биопрепаратов максимально приближается к эффективности от совместного внесения минеральных и органических удобрений в контрольном варианте при интегрированной технологии.
Данное предположение подтверждается публикациями в научных источниках [67, 68, 92, 105, 144, 158], где авторы отмечают, что применение ряда биопрепаратов обеспечивает получение урожайности сельскохозяйственных культур в таких же размерах, как внесение азотного удобрения в дозе 30-45 кг/га. А. А. Завалин [68] в монографии «Биопрепараты, удобрения и урожай» отразил баланс азота в системе «растения - почва - удобрения», а также особенности минерального питания растений при использовании биопрепаратов. В результате исследований установлено, что за счет активизации биологической фиксации азота в растения поступает дополнительно эквивалент 20-30 кг минеральных азотных удобрений. Кроме того, повышается продуктивное использование растениями азота удобрений и почвы, а также снижаются непроизводительные потери азота.
В наших исследованиях на фоне интегрированной технологии эффективность удобрений значительно повышалась в вариантах с применением биопрепаратов экстрасол-55 и агат-25К. Продуктивность растений обработанными этими препаратами повышалась на 20 и 12 % соответственно, в отличие от контрольного варианта. Именно в этой технологии возделывания картофеля в на шем опыте отмечена наибольшая биологическая эффективность большинства испытываемых биопрепаратов. Обработка клубней перед посадкой и растений двукратно по вегетации этими препаратами способствовало увеличению урожайности от 2 до 20 %. В то время как прибавка урожайности от применения биопрепаратов на фоне базовой технологий составила от 7 до 13 % в зависимости от фиторегулятора.
Уровень продуктивности растений является важным показателем в растениеводстве, но для большинства хозяйств, особенно семеноводческих, большое значение имеет структура и товарность урожая [62]. Основные данные по структуре урожая Весны белой под действием фиторегуляторов на фоне технологий представлены в таблице 11, а также в приложениях 31-33 по каждому году исследований.
В среднем за годы исследований, увеличение продуктивности растений в вариантах с применением микробиологических препаратов на фоне всех исследуемых технологий происходит за счет увеличения среднего количества клубней под растением от 11 до 28 % по сравнению с контрольными вариантами.
