Содержание к диссертации
Введение
CLASS Обзор литератур CLASS ы
Отзывчивость картофеля на условия питания 7
Классификация и свойства биологических препаратов 14
Способы и дозы использования биологических препаратов 18
Роль микроэлементов в жизни растения 22
Биологические особенности картофеля 31
Условия проведения опытов и методика исследований
Почвенно-климатические условия Республики Татарстан 34
Методика полевых опытов и лабораторных исследований 41
Метеорологические условия в годы проведения опытов 45
Результаты исследований формирование урожайности картофеля в зависимости предпосадочной обработки клубней
Влияние предпосадочной обработки клубней на сроки прохождения картофелем фенологических фаз 50
Густота стояния растений 57
Высота растений и динамика накопления сухой массы 58
Фотосинтетическая деятельность посадок в зависимости от обработки клубней 61
Фитосанитарные состояние посевов 73
Водный режим и плотность почвы 80
Влияние предпосадочной обработки клубней на содержание элементов питания в урожае 87
Хозяйственной вынос и коэффициенты использования элементов питания из почвы и удобрений 88
Урожайность, структура урожая картофеля в зависимости от обработки клубней 90
Качество клубней картофеля 93
Экономическая и энергетическая эффективность 98
Выводы 102
Рекомендации производству 104
Список литературы 105
Приложения 121
- Способы и дозы использования биологических препаратов
- Методика полевых опытов и лабораторных исследований
- Высота растений и динамика накопления сухой массы
- Хозяйственной вынос и коэффициенты использования элементов питания из почвы и удобрений
Введение к работе
Актуальность темы. Обеспечение продовольственной безопасности страны может быть достигнуто только в результате устойчивого производства сельскохозяйственной продукции во всех регионах.
Картофель является одной из важнейших сельскохозяйственных культур. Одноко его урожайность в Российской Федерации и Республики Татарстан остается низкой и составляет 10-11 т/га. Основными причинами этого являются не сбалансированное минеральное питание и болезни картофеля. Поиск путей увеличения урожайности данной культуры является важной народнохозяйственной задачей.
Экономические и экологические условия современного периода вызывают необходимость разработок новых технологий адаптированных к конкретным условиям. В связи с экологизацией земледелия встала проблема поиска путей максимального использования в питании картофеля и защите его от болезней биологического фактора. Одним из них является использование биологических препаратов.Они позволяют регулировать рост и развитие растений, эффективнее использовать питательные вещества почвы и удобрений, повышать устойчивость к болезням, увеличивать продуктивность и улучшать качество клубней картофеля.Выявление наиболее эффективных из них и оптимальных условий их использования является актуальной проблемой современной земледелии.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с тематическим планом Татарского института переподготовки кадров агробизнеса на основании проведенных в 2003-2005 гг. исследований.
Цель и задачи исследований. Целью исследований является изучение эффективности предпосадочной обработки клубней картофеля сорта Невский различными биологическими препаратами, как в чистом виде, так и смеси с хелатными формами микроудобрений - ЖУСС в условиях Предкамья Республики Татарстан.
В соответствии с целью необходимо было решить следующие задачи:
1. Изучить влияние биологических препаратов и хелатных форм микроудобрений на рост и развитие растений;
2. Выявить закономерности действия биологических препаратов и хелатных форм микроудобрений на урожайность картофеля и качественные характеристики клубней;
3. Определить характер воздействия предпосадочной обработки клубней картофеля биологическими препаратами и хелатными формами микроудобрений на популяцию патогенов картофеля ;
4. Дать экономическую и энергетическую оценку использования изучаемых препаратов и хелатных форм микроудобрений при возделывании картофеля.
Научная новизна. Впервые в условиях серых лесных почв Предкамья выявлено влияние предпосадочной обработки клубней картофеля биологическими препаратами, как в чистом виде, так и смеси с хелатными формами микроудобрений на фотосинтетическую деятельность растений, продуктивность и качество клубней картофеля. Исследованы механизмы влияния биологических препаратов на устойчивость картофеля к основным болезням.
Положения, вносимые на защиту:
1. Предпосадочная обработка клубней картофеля биопрепаратами как в чистом виде, так и смеси с хелатными формами микроудобрений - ЖУСС на серой лесной почве создает лучшие условия для более длительной работы листовой поверхности, повышает фотосинтетический потенциал посевов, накопление сухой массы растений, снижает заболеваемость растений фито-фторозом, повышает урожайность и качество клубней;
2. Предпосадочная обработка клубней картофеля биопрепаратами и хелатными формами микроэлементов является экономически и энергетически выгодной.
Практическая значимость работы:
1. На основании экспериментального материала дано научное обоснование и сделаны рекомендации по использованию биопрепаратов для предпосадочной обработки клубней в условиях серых лесных почв Предкамья Республики Татарстан.
2. Внедрение рекомендаций позволяет получить сельскохозяйственными предприятиями до 45033 руб. с 1 га чистого дохода при уровне рентабельности 119,7%.
Реализация результатов исследований. Основные результаты исследований опубликованы в научных статьях и материалах научных и научно-практических конференций, которые используются в практической работе специалистов при возделывании картофеля. Основные результаты исследований внедрены в технологию производства картофеля в хозяйствах Республики Татарстан.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 работ.
Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены на всероссийских научных конференциях (Казань, 2004 г., Москва, 2005 г.); научных конференциях профессорско-преподавательского состава, аспирантов и научных сотрудников Казанской ГСХА (2003-2004 гг.), а также на научно-практических конференциях ТИПКА (2003-2005 гг.); на конференции молодых ученых АН РТ (2004) и получили положительную оценку.
Выражаю искреннюю благодарность научным руководителю доктору сельскохозяйственнных наук, профессору Фомину В.Н., и научному консультанту доктору сельскохозяйственных наук, профессору Сафину Р.И. за помощь в проведении исследований и оформлении диссертации.
Способы и дозы использования биологических препаратов
Ризоторфин. Среди бактериальных удобрений наиболее проверенным давно применяемым и высокоэффективным является Ризоторфин, применяемый при обработке семян бобовых культур. В одном грамме препарата Co-держиться не менее трех миллиардов активных микробных клеток специальной селекции бобовых клубеньковых бактерий. По результатам ризоторфин превосходит лучшие зарубежное аналоги, повышает урожай на 20-30% и увеличивает содержание высококачественного белка в нем на 0,5-3%. Бобовые растения, возделываемые с применением ризоторфина, оставляют на полях пожнивные остатки, баготые азотом, а поэтому являются прекрасным предшественником для последующих культур. Доза внесения препарата - 200 г на 1 га/порцию.
Ризоагрин - это чистая культура бактерий рода агробактериум, поддерживаемых в активном состоянии на специально приготовленном торфяном материале. Препарат представляет собой увлажненную (влажность 50-55%) сыпучую массу темного цвета, не растворимую в воде, со специфическим, слабым запахом. В одном грамме ризоагрина содержится не менее 5 миллиардов активных клеток бактерий. Штаммы, используемые для производства ризоагрина, обладают конкурентоспособностью с естественной микрофлорой, в особенности, с фитопатогенными грибами, что позволяет снизить процент больных растений, тем самым повысить уровень урожайности, отказавшись при этом от применения высокотоксичных протравителей (гранозан, ТМТД, байтан).
Применение ризоагрина позволяет получать дополнительно 3-7 ц/га зерна, заменив 40-70 кг/га минерального азота. Содержание протеина в зерне при применении ризоагрина повышается на 0,5-1%. Доза внесения препарата -200 г на 1 га/порцию.
Флавобактерин - экологически безопасный бактериальный препарат комплексного действия, созданный на основе высокоэффективного штамма ассоциативных азотфиксирующих микроорганизмов, типичных представителей ризосферной микрофлоры растений.
Препарат представляет собой порошковидный торфяной субстрат, обогащенный питательными веществами, с влажностью 45-55%. В одном грамме препарата содержится 5-10 миллиардов бактериальных клеток.
Флавобактерин предназначен для предпосевной обработки семян озимой пшеницы, озимой ржи, ячменя, многих видов кормовых трав: тимофеевки луговой, лисохвоста лугового, овсяниц, кормого сорго, сахарной свеклы, овощей открытого грунта. Применение препарата значительно повышает урожайность и улучшает качество продукции. Механизм положительного действия препарата объясняется не только более интенсивным усвоением атмосферного азота бактериями, но и их способностью улучшать минеральный и водный обмен растений за счет усиления поглотительной активности корней, а также способности продуцировать фитогормоны и повышать устойчивость к грибным инфекциям (Володин, 2002). Расход препарата на гектарную норму семян 300 г, для картофеля - 900 г.
Фитоспорин используется для предпосевной и заблаговременной обработки семян озимой и яровой пшеницы, клубней картофеля ( Лесков Н.В., Лескова О.В., 2002) и опрыскивания вегетирующих растений в целях защиты от различных видов гнили, кроме того, препарат способствует раннему появлению всходов, развития корневой системы, высокой приживаемости рассады, саженце и черенков. Эффективен для защиты растений от мучнистой росы, различных видов гнилей, фитофтороза. В одном грамме фитоспорина содержится не менее 2 миллиардов активных клеток бактерий. Расход препарата в предпосадочной обработке клубней картофеля 0,5 л/т.
Для совместного применения химических и биологических средств защиты растений необходимо знать действие химических пестицидов на микроорганизмы, составляющие основу биопрепаратов.
Недорезков В.Д., Менликиев М.Я. (2004) изучали выживаемость бактериальных клеток и спор штамма 26Д Bacillus subtilis -основы биопрепарата фитоспорин-М в смеси с гербицидами аминная соль 2,4-Д, чисталан, триал-лат, фуроре-супер 7,5, инсектицидом децис и фунгицидом тилт-премиум. По результатам опыта ими сделан вывод, что совместное применение фитоспо-рина-М с чисталаном, фуроре-супером 7,5, децисом и тилтом-премиумом возможно. С аминной солью 2,4-Д и триаллатом его применять не следует.
Планриз. Действующее начало бактерии Pseudomonas fluorescens штамм АР-33. Бактерии являются сильными антагонистами по отношению к фитопатогенной микрофлоре. Находясь на поверхности корней, они колонизируются на проросших корешках растений, подавляя развитие инфекции, улучшают режим минерального и водного питания, способны продуцировать биостимуляторы. Применяется против фузариозной, гельминтоспориозной, церкоспорел-лезной гнилей, мучнистой росы, бурой ржавчины, снежной плесени, фитоф-тороза, черной ножки, слизистого и сосудистого бактериозов, кагатной гнили, парши, серой гнили.
Область применения: зерновые и зернобобовые культуры, овощи открытого грунта - морковь, свекла, капуста, картофель; овощи закрытого грунта — огурцы, томаты, перцы; комнатные и оранжерейные культуры, плодовые, ягодники. Норма расхода при протравливании семян и клубней картофеля 0,5-0,9 л/т.
Планриз - жидкий биологический препарат, титр 2-5 млрд. спор/мл, безопасен для человека, теплокровных животных и полезной фауны и в полной мере соответствует требованиям экологической безопасности. Не требует специальных мер предосторожности.
Методика полевых опытов и лабораторных исследований
В опытах возделывался районированный в Республике Татарстан, среднеранний сорт картофеля Невский. Для посадки использовали предварительно яровизированные сертифицированные клубни, первой репродукции. Норма посадки - 55 тыс. шт. клубней /га. Предшественник — озимая рожь по чистому пару. Агротехника в опыте, за исключением изучаемых приемов, общепринятая в зоне.
Схема опыта:
Фактор А: Обработка клубней биопрепаратами.
1. Контроль (вода);
2. Фитоспорин - 0,5 л/т;
3. Планриз - 0,5 л/т;
4. Бактофосфин - 0,3 л/т;
5. Азотовит - 0,3 л/т;
6. Интеграл 2 л/т.
Фактор В: Обработки клубней ЖУСС
1. Без обработки;
Щ 2. ЖУСС-1 (0,1% раствор);
3. ЖУСС-2 (0,1 % раствор). Расход рабочей жидкости 50 л/т. Удобрения вносили в расчете на урожайность клубней 30 т/га.
Нормы удобрений в опытах рассчитывали балансовым методом по результатам агрохимического анализа почв и коэффициентов выноса и использования питательных веществ из почвы и удобрений, предложенных А. А. Зи-ганшиным и Л. Р. Шарифуллиным (1974, 1981) для условий РТ, с учетом поправок В. П. Владимирова (1999). Фактические нормы удобрений, вносимые согласно расчетам на получение 30 т клубней картофеля с 1 га представлены в таблице 6. Таблица 6 Фактические нормы удобрений в опытах Уровень урожайности, т/га Внесено удобрений на 1 га навоз, т/га минеральных удобрений, кг. д. в.
Расчет на 30 - N142P90K290 Расчет на 30 - N130P100K290 Расчет на 30 т/ - N142P90K290 Опыты проводили с сортом Невский. Сорт Невский выведен в Северо-Западном НИИСХ. Сорт среднеранний, столовый. Растение средней высоты, хорошо облиственное. Стебель средней длины, наклонный, зеленый. Пазушных побегов нет. Лист крупный, матовый, среднерассеченный. Цветение умеренное или обильное. Цветонос средней длины, круглый, зеленый. Цветнож-ки длинные, зеленые. Опушение цветоножек умеренное или густое. Венчик среднего размера, белый с желтой звездой. Пыльники оранжевые. Ягоды образует.
Клубни округло-овальной формы, кожура белая, мякоть белая, глазки красновато-фиолетовые, средней глубины. Ростки красно-фиолетовые. У световых ростков основание шаровидные. Масса товарного клубня 90-130 г. Урожайность высокая - 378-501 ц/га, товарность высокая, лежкость клубней хорошая, содержание крахмала 11-17%, вкус хороший.
Сорт устойчив к раку, относительно устойчив к вирусам, ризоктониозу, среднеустойчив к фитофторозу, парше обыкновенной. Плохо переносит обламывание ростков перед посадкой.
Ценность сорта: стабильная урожайность в различных агроклиматических зонах. В опытах проводили следующие наблюдения, учеты и анализы: 1. Фенологические наблюдения за ростом и развитием растений по методике Госсортоиспытания сельскохозяйственных культур (1971) Одновременно проводились биометрические измерения. 2. Определение сухого вещества и воды в анализируемом материале весовым методом путем высушивания в сушильном шкафу при температуре 105С. 3. Щелочно-гидролизуемый азот почвы определяли по Корнфилду, подвижный фосфор — по Кирсанову, обменный калий пламенно-фотометрическим методом, гумус - по Тюрину. рН сол- потенциометриче-ски, обменной кислотности - по методу ЦИНАО (ОСТ 4649-76) (Братчиков, Добрынина, 1987). 4. Листовую поверхность и фотосинтетический потенциал по Ничи-поровичу и др. (1961). 5. Хлорофилл - по С. С. Баславской, О. М. Трубецковой (1964). 6. Чистую продуктивность фотосинтеза рассчитывали по формуле Кидда, Веста и Бриггса (Ничипорович и др., 1961): ЧПФ= (B2-B,) / (0,5xTv ) х (Л,+Л2), (2.1), где ЧПФ — чистая продуктивность фотосинтеза, г/кв.м в сутки; B2-Bj — разница в сухом весе между двумя последовательными пробами, г; Лі и Л2 — площадь листовой поверхности в начале и конце учетного периода, тыс. м2; Tv — промежуток времени между наблюдениями, дни. 7. Учет распространенности и интенсивности развития болезней по А. Е. Чумакову, Т. И. Захаровой (1990). п ПКРБ= [(Pi + 1 + Рі)/2] [Ті + 1 + Ті], (2.2) і=1 где Р — уровень поражения в і — наблюдение; п — количество наблюдений; Tv — время наблюдений, дни. 8. Скорость инфекции для фитофтороза и макроспориоза рассчитыва ли по формуле Я. Е. Ван дер Планка (1966). R=2,3/At (lg х 2/(1-х 2) - lg xl/(l-xl)), (2.3) где х — доля пораженной ткани от 1; At — промежуток времени между наблюдениями. 9. Содержание крахмала определяли поляриметрическим по Эверсу, нитратов — потенциометрическим методом. 10. Нарастание надземной массы и клубней учитывали методом пробных копок. Структуру урожая —у 10 кустов на каждой делянке. Урожайность поделяночно, сплошной уборкой. 11. Определение NPK в клубнях методом мокрого озоления, азота — по Къельдалю, фосфора — колометрическим методом, калия — на пламенном фотометре. 12. Экономическую эффективность рассчитьшали по методике СибНИИСХ 13. Энергетическая оценка проведена по «Методике биоэнергетической оценки технологии производства продукции растениеводства» (1983). 14.Статистическая обработка данных по Б. А. Доспехову (1985)
Высота растений и динамика накопления сухой массы
Высота растений в зависимости от фона питания составила 49-80 см. При обработке клубней биопрепаратами + ЖУСС количество стеблей увеличивалось на 71,9 тыс. штук на 1 га (табл. 11). Наибольшее количество стеблей на 1 га было в вариантах с бактофосфином (308,5 тыс/га) и предпосадочной обработкой клубней азотовитом (284,6 тыс./ га). При предпосадочной обработки клубней препаратом ЖУСС -1 (0,1% раствор) наибольшее количество стеблей было в вариантах бактофосфин +ЖУСС-1 и интеграл +ЖУСС-1. При применении биологических препаратов с ЖУСС-2 наибольшее (257,1 тыс/га) количество стеблей на 1 га было получено в варианте ЖУСС-2 + Фитоспорин.
При определении высоты растений, было установлено, что в метеорологических условиях 2003-2004 гг. существенных изменений в высоте растений в вариантах с биологическими препаратами в сравнении с показателями в контроле не отмечалось. Вместе с тем, в условиях 2005 г. достоверное увеличение высоты растений отмечалось в вариантах с ЖУСС-1 и Планриз.
Известно, что для продовольственного картофеля оптимальное количество главных (клубненосных) стеблей на 1 га составляет 160-180 тыс. шт., а для семенного - 185-240 тыс. шт., причем густота стеблестоя оказывает прямое влияние на количество клубней, формирующихся на одном растении (Chrzanowska, 2002). При достаточном обеспечении влагой и теплом (2003 г.) количество клубненосных стеблей существенно возрастало, тогда как холодных температурных условиях в период вегетации (2005 г.) стеблестой был более изреженным.
Среди вариантов, наиболее выраженный положительный эффект в повышении густоты стеблестоя, независимо от года исследований, оказало использование бактофосфина (рис. 4).
Так, в варианте контроль она составила в фазу цветения 21,50 тыс. м на 1 га, во втором варианте (ЖУСС-1) площадь листьев была в 1,46 раза и в третьем — 1,54 раза больше, чем в первом. Затем происходило постепенное отмирание листьев и уменьшение их деятельной поверхности.
На повышение содержания хлорофилла в листьях растений картофеля при внесении удобрений на основании опытных данных указывали Б. А. Писарев и 3. В. Шаламова (1975). Данные наших опытов также показывают, что под влиянием предпосадочной обработки клубней содержание хлорофилла в листьях растений картофеля увеличивается во все фазы развития (табл. 13).
Больше хлорофилла в листьях растений картофеля содержалось фазу цветения, и в зависимости от обработки клубней оно колебалось от 1,49 до 2,26%. Разница между крайними вариантами, между контролем и вариантом бактофосфин + ЖУСС-2 составляла в 1,52 раза в пользу данного варианта. В дальнейшем, содержание хлорофилла независимо от предпосадочной обработки постепенно снижалось, однако и после цветения в листьях на обработанных вариантах его содержалось больше, чем на контроле.
Предпосадочная обработка клубней препаратом ЖУСС и биологическими препаратами оказала влияние на нарастание сухой биомассы. В первую половину вегетации сухая масса накапливалась за счет интенсивного роста надземной массы, а во вторую половину за счет роста клубней. Динамика накопления сухой биомассы представлена в таблице 14
Хозяйственной вынос и коэффициенты использования элементов питания из почвы и удобрений
О количестве питательных веществ потребляемых растениями судят по выносу их с урожаем.
На повышение общего и относительного выноса в расчете на одну тонну клубней и соответствующего количества ботвы с увеличением вносимых доз удобрений указывают и другие авторы (Владимиров, 1999; Зуева, Тихонов, 1965; Петухов и др., 1985).
В наших опытах выявлено некоторое повышение выноса на единицу урожая под влиянием биопрепаратов и ЖУСС. Самым высоким он был в варианте ЖУСС-2 + бактофосфин и составил: азота 7,79 кг, фосфора 2,59 кг, калия 11,22 кг на одну тонну клубней и соответствующее количество ботвы (табл. 27).
В среднем за три года (2003-2005 гг.) максимальная урожайность клубней картофеля (25,7 т/га) получена на контроле при обработке клубней бактофосфином, чуть гораздо меньше (22,8 т/га) при обработке клубней планризом. В вариантах с ЖУСС-1 наибольшая урожайность (27,6 т/га) получена при обработке клубней азотовитом, где прибавка от биопрепарата составила 7,7 т/га и от ЖУСС-1 - 8,50 т/га.
При предпосадочной обработке клубней ЖУСС-2 наибольшая урожайность получена в варианте ЖУСС-2 + бактофосфин - 28,67 т/га.
Об этом свидетельствуют и данные структуры урожая (табл. 29). Анализ таблицы 29 показывает, что в вариантах с ЖУСС увеличивается количество сохранившихся к уборке растений на 1 га и масса клубней в расчете на 1 куст. Наибольшая масса клубней (596,2 г) с 1 куста получена в варианте ЖУСС-2 + бактофосфин. В данном варианте получено 10 клубней с куста.
ЗЛО. Качество клубней картофеля
Главной целью возделывания промышленных сортов картофеля является получение крахмала (Молявко, 1997). Однако по вопросу влияния удобрений на содержание крахмала в клубнях в научной литературе имеются различные мнения. Ю. С. Авдеев (1991) и Е. И. Ломако, Р. Г. Гиниятов (1977) на основании своих исследований отмечают на значительное изменение содержание крахмала в клубнях в зависимости от уровня минерального питания растений, особенно от обеспеченности азотом.
Другие исследователи (Мазур, Войтас, 1992; Царегородцев, Алметов, 1996) указывают на снижение содержание крахмала под влиянием минерального питания. В тоже время Н.С. Бацанов (1970) анализируя данные много-численных исследований НИИКХ указывает на то, что азотные удобрения в умеренных дозах при совместном внесении с фосфорно -калийными не снижают содержание крахмала в клубнях.
Данные наших опытов, приведенные в таблице 30 показывают, что сбалансированное питание даже при предпосадочной обработке клубней картофеля не существенно сказывается на содержании крахмала в клубнях. Так применение биопрепаратов и ЖУСС в среднем за три года, лишь на 10,2% снизило его содержание.
Фактическое содержание крахмала в клубнях в контроле составило 14,2%, в варианте планриз+ЖУСС-1 - 14,05%, в варианте азотовит+ЖУСС-2 -14,07%, в варианте бактофосфин+ЖУСС-2 - 13,53%. Однако, сбор крахмала с единицы площади возрастал при применении биопрепаратов и ЖУСС, то есть с ростом урожайности. Если в контроле он оказался равным 2,26 т/га, то в варианте ЖУСС-1 он увеличился на 0,58 т/га, в варианте бактофос фин+ЖУСС-2 - на 1,05 т/га.
