Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 7
1.1. Природно-климатические условия Центральной Якутии 7
1.2. Мерзлотные почвы и особенности их водного режима 10
1.3. Сорта картофеля, возделывавшиеся в прошлом и районированные в настоящее время 14
1.4. Влияние условий выращивания на биохимические показатели клубней картофеля , 16
1.5. Требования перерабатывающей промышленности к качеству клубней картофеля 26
Глава 2. Условия и методика проведения исследований 31
2.1. Место проведения исследований 31
2.2. Схемы опытов 31
2.3. Методика проведения исследований 33
2.4. Агрохимическая характеристика почв опытного участка 35
Глава 3. Результаты исследований 36
3.1. Влияние погодных условий на урожайность и качество клубней различных сортов картофеля 36
3.2. Урожайность и качество клубней картофеля в зависимости от сортовых особенностей 47
3.3. Влияние доз минеральных удобрений на урожайность и качество клубней различных сортов картофеля 59
3.4. Влияние типов почв на урожайность и качество клубней различных сортов картофеля 70
3.5. Влияние способов быстрого замораживания на качество клубней картофеля 76
3.6. Экономическая эффективность выращивания сортов картофеля для производства быстрозамороженного картофеля 81
Обсуждение результатов 84
Выводы и предложения производству 88
Список использованной литературы 92
Приложения
- Природно-климатические условия Центральной Якутии
- Сорта картофеля, возделывавшиеся в прошлом и районированные в настоящее время
- Место проведения исследований
- Влияние погодных условий на урожайность и качество клубней различных сортов картофеля
Введение к работе
Актуальность исследований. В сельскохозяйственном производстве Якутии картофелеводство занимает одно из ведущих мест . В настоящее время площадь под картофелем составляет около 10 тыс. гектаров пашни, а среднегодовой объем валового сбора колеблется в пределах 74,6 - 82,2 тыс. тонн, что составляет 70-80% потребности населения в картофеле.
В сравнении с другими регионами России особенности климата Якутии обуславливают более длительное хранение картофеля. Семенной картофель здесь хранится в течение 8-9 месяцев, а продовольственный - 9-10. В период хранения потери картофеля помимо естественной убыли по данным Госсеминспекции PC (Я) достигают до 25-30%, а в отдельные годы до 35-40%. Вместе с тем особенности природно-климатических условий Якутии не позволяют возделывать картофель в северных районах, поэтому завоз картофеля в арктические районы частично производится речным путем, затем в зимнее время автотранспортом. Это весьма трудоемко и значительно повышает стоимость данного ценного продукта питания. В то же время картофель, как продукция переработки, не требует особых условий для хранения, сравнительно со свежими клубнями.
В связи с этим вопрос переработки картофеля приобретает важнейшее значение. В условиях Якутии, где зимние морозы начинаются уже в конце октября наиболее экономически оправданным способом переработки является производство быстрозамороженных клубней с использованием естественного холода, который был разработан А.Ф. Абрамовым (2002).
Для получения высококачественных продуктов из быстрозамороженного картофеля имеет большое значение качество клубней, которое зависит от сортовых особенностей и от условий выращивания картофеля, в первую очередь от климатических условий, а также агротехнических условий выращивания (дозы удобрений, типы почв).
Учитывая это и спрос современных технологий переработки потребовалось дать оценку сортам картофеля отечественной и зарубежной селекции выращиваемых в условиях Якутии и выделить наиболее пригодные для производства быстрозамороженного картофеля, изучить влияние различных доз минеральных удобрений и типов почв на урожайность и качество клубней картофеля в условиях Якутии.
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является изучить влияние условий выращивания и сортовых особенностей картофеля на пригодность к производству быстрозамороженного картофеля в условиях Якутии.
Для выполнения указанной цели были поставлены следующие задачи:
Установить влияние доз минеральных удобрений на урожайность, товарность и биохимические показатели клубней различных сортов картофеля;
Изучить влияние типов почв на урожайность и качество различных сортов картофеля;
Изучить сорта отечественной и зарубежной селекции на пригодность к производству быстрозамороженного картофеля в условиях Якутии;
Объект и предмет исследований. Объектом исследования были сорта картофеля отечественной и зарубежной селекции, выращиваемые в Якутии, предметом исследований послужили дозы минеральных удобрений, типы почв и способы быстрого замораживания клубней.
Научная новизна работы. Состоит в том, что впервые в условиях Якутии изучены влияние погодных условий, доз минеральных удобрений и типов почв на урожайность, структуру и качество клубней картофеля; выделены сорта картофеля, сочетающие высокую продуктивность с необходимыми биохимическими параметрами для производства быстрозамороженного картофеля; испытано влияние различных способов замораживания на качество быстрозамороженного картофеля.
Защищаемые положения:
Выделены сорта картофеля, пригодные для производства быстрозамороженного картофеля в условиях Якутии;
На урожайность и биохимические показатели клубней различных сортов картофеля существенное влияние оказывают дозы минеральных удобрений и типы почв;
Качество быстрозамороженного картофеля зависит от способов переработки и подготовки клубней к замораживанию.
Практическая ценность работы. Результаты исследования могут быть использованы при выращивании сортов картофеля, пригодных для производства быстрозамороженного картофеля.
Апробация работы. Основные положения и выводы диссертации были обсуждены на научно-практических конференциях Якутского НИИСХ «Интеллектуальный потенциал научной молодежи - селу 21 века» (2000-2002 гг.); республиканской конференции «Роль сельскохозяйственной науки в стабилизации и развитии АПК Крайнего Севера», посвященной д.в.н., проф. М.Г. Сафронову (2002); международной школе-конференции «Растениеводство на Европейском Севере: состояние и перспективы», посвященной 50-летию кафедры агрономии и почвоведения ПетрГУ (2004).
Публикация результатов исследований. По результатам исследований опубликовано 7 печатных работ.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 112 страницах машинописного текста. Состоит из введения, обзора литературы 2 глав, заключения, обсуждения результатов, выводов и предложений производству. Список литературы включает 180 наименований, в том числе 40 на иностранных языках. Работа содержит 22 таблиц, 3 рисунка и 6 приложений.
Природно-климатические условия Центральной Якутии
Под Центральной Якутией понимаются районы Якутии, находящиеся примерно между 60 и 64 с.ш. и 120-135 в.д. Территория охватывает среднее течение Вилюя и Алдана, Лено-Вилюйское и Лено-Алданское междуречные пространства. Вся Центральная Якутия представляет собой обширную депрессию (впадину), окаймленную со всех сторон горными возвышенностями. Эти особенности значительно определяют основные черты климата Центральной Якутии (Гаврилова, 1973).
Климат. Характерной особенностью климата Центральной Якутии является его резкая континентальность, которая проявляется в больших годовых колебаниях температуры и относительно малом количестве выпадающих осадков.
Продолжительность холодного периода с отрицательными температурами составляет около 200 дней. Устойчивый снежный покров держится с первой декады октября по первую декаду мая. Наиболее низкие температуры наблюдаются в январе, а в некоторые годы и в декабре и феврале. В отдельные дни зимой температура воздуха снижается до -58 С. Абсолютный минимум составляет-64 С.
Лето в Центральной Якутии длится три месяца (июнь-август). Это период, когда среднесуточные температуры воздуха выше 10 С. Самым теплым месяцем является июль. Максимальные температуры воздуха в июле могут доходить до 38 С.
Вследствие низких температур зимы и высоких летних годовые амплитуды в Центральной Якутии достигают рекордных величин, как нигде в мире. Так, абсолютная амплитуда составляет 102 С, а разность средних температур самого холодного и самого теплого месяцев (январь, июль) достигает мирового максимума -62 С. Значительной величины достигают и суточные амплитуды, особенно весной и летом. В июле средние амплитуды в Якутске составляют 10,4 С, то есть днем температура доходит в среднем до 23,3 С, а ночью падает до 12,9 С. В отдельные дни суточные амплитуды достигают большего размаха (Гаврилова, 1973).
Отличительной чертой температурного режима является быстрое нарастание температур весной и такое же быстрое падение их осенью. Разница между среднемесячными температурами марта и апреля равна 13-15 С, между апрелем и маем 12-14 С, а между сентябрем и октябрем 13-14 С (Гаврилова, 1973). В связи с этим переход от зимы к лету и от лета к зиме очень резкий. Д.И.Шашко (1961) отмечает, что весна в Центральной Якутии короче примерно на 2 недели, чем в Свердловской области и на неделю, чем в Западной Сибири.
Средняя температура воздуха в июле составляет 16-19 С. Продолжительность вегетационного периода при среднесуточной температуре воздуха выше 5 С 120-130 дней и более, выше 10 С до 97 дней (Агроклиматический справочник по ЯАССР, 1963). Сумма эффективных температур выше 10 С составляет за вегетационный период 1100-1600 С, что вполне достаточно для возделывания картофеля.
Средняя многолетняя продолжительность безморозного периода в Центральной Якутии колеблется от 70 - до 96 дней. Продолжительность периода с температурой выше ЮС в Якутске составляет 100 дней (Шашко, Никифорова, 1973). В отдельные годы продолжительность безморозного периода значительно отклоняется, сокращаясь до 60 дней и меньше. Средняя дата последних весенних заморозков приходится на последние числа мая -первую половину июня, а средняя дата наступления первых осенних заморозков на третью декаду августа и первые числа сентября. В отдельные годы заморозки на поверхности почвы возможны в любой период вегетации. Наиболее вероятны заморозки в мае и первой половине июня, а также в 3-й декаде августа. Приход солнечной радиации неравномерен. Длительность дня в Якутске 22 декабря составляет 4 часа 14 минут, а 21 июня - 19 часов 46 минут. По годовой продолжительности солнечного сияния Центральная Якутия приближается к более южным районам Поволжья. Но в Центральной Якутии эти величины достигаются за счет летних часов, а в Нижнем Поволжье за счет более продолжительного зимнего дня.
В зимнее время происходит интенсивная потеря лучистой энергии. В результате расход тепла лучистой энергии преобладает над его приходом, то есть зимой радиационный баланс отрицателен, что приводит к сильному выхолаживанию земной поверхности и прилежащего к ней воздуха. Летом радиационный баланс положителен, за счет чего земная поверхность и воздух интенсивно нагреваются (Гаврилова, 1973).
По сумме осадков, выпадающих за год, Центральная Якутия приближается к степным и полупустынным районам. За год здесь выпадает 250-300 мм осадков, из которых максимальное количество осадков 106 или 104 мм (6-8 месяцы) приходится на лето. Наиболее засушливыми являются май и июнь (Шашко, 1961).
Сорта картофеля, возделывавшиеся в прошлом и районированные в настоящее время
В Якутии картофель устойчиво возделывается с 30-х годов позапрошлого столетия. Наиболее широкое распространение здесь получили ранние сорта, так как природно-климатические условия Якутии обуславливают выращивание сортов только ранней и среднеранней группы спелости, с периодом вегетации 70-80 дней, и среднеранние соответственно 80-100 дней.
За период с 1939 года до настоящего времени было испытано около 139 сортов картофеля. Первым районированным сортом картофеля в Якутии в 1956 году стал сорт Ранняя роза и в 1983 году он был снят с районирования. Однако до сих пор его все еще продолжают выращивать. В 1958-1968 годах был районирован сорт Северянин, который выращивали в течение 10 лет. Сорт Северная роза был районирован в период с 1960 по 1962 года (Охлопкова, 1999).
Первым сортом интенсивного типа, районированным в 1967 году был сорт Енисей, однако высокая отзывчивость сорта Енисей на удобрения и орошение сыграло отрицательную роль, так как при их неумеренном применении ухудшалась лежкость клубней. В связи с этим сорт Енисей в 1978 году был снят с районирования (Охлопкова, 1999).
С 1963 года районирован и возделывается по настоящее время во всех картофелеводческих зонах сорт Приекульский ранний, который дает урожай даже при самом коротком периоде вегетации. Между тем, за последние 5 лет он пользуется все меньшим спросом и объемы его производства в элитном семеноводстве сведены к минимуму.
В 1976 году по третьей правобережной зоне был районирован сорт Хибинский ранний, который в настоящее время также снят с районирования, поскольку сорт не выдерживает суточных перепадов температуры и неравномерность влагообеспечения, в связи, с чем в его клубнях наблюдаются физиологические изменения, приводящие к опробковению мякоти.
С 1977 года и до настоящего времени во всех зонах республики районирован сорт Вармас, который по урожайности превосходит другие сорта,
В 1989 году по Ленскому району был районирован сорт Полет с высокими показателями урожайности. В 1991 году в республике районирован сорт Тулунскии ранний, который по скороспелости не уступает сорту Приекульский ранний, но в прохладные годы дает низкие урожаи. Кроме того, сорт Тулунскии ранний не выдерживает засуху и без орошения может вообще погибнуть (Охлопкова, 2002).
В Якутии наиболее интенсивно картофелеводство начало развиваться за последние двадцать лет. В настоящее время наиболее подробно разработаны основные вопросы агротехники возделывания картофеля, применительно к экстремальным условиям Якутии, что позволяет получать высокие урожаи этой культуры (Голисаев, 1970; Федоров, 1976). Изучены также некоторые вопросы семеноводства картофеля, в частности метод отбора и контроля вирусных, бактериальных и грибных болезней семенного материала в первичном семеноводстве (Охлопкова, 2002).
В связи с коротким вегетационным периодом в Якутии выращиваются только сорта ранних сроков созревания, а именно эти сорта отличаются более низкими качественными показателями по сравнению с позднеспелыми сортами (Писарев, 1977). С развитием картофелеводства республики усилился приток новых сортов, из других областей страны с неизвестной характеристикой на качественные показатели.
Итак, можно сделать вывод, что в суровых условиях Якутии возможно возделывание только сортов ранней и среднеранней группы спелости. В данное время в республике районированы 4 сорта картофеля: Приекульский ранний, Вармас, Полет и Тулунскии ранний. Кроме того, здесь выращивают и другие сорта, пользующиеся популярностью у населения из-за того или иного достоинства.
В среднем картофель содержит 18-25% сухих веществ, из которых 13-20% приходится на крахмал, 1-3% на белки, 0,1-0,5% на редуцирующие сахара, 0,7% на клетчатку, 0,1% на жиры и 1,1% на минеральные вещества. Биохимический состав клубней картофеля сильно колеблется в зависимости от сортовых особенностей, климатических и почвенных условий (Гончаров, Кожушко, Кравченко, 1980).
Примерно одну треть общего содержания аминокислот составляют незаменимые, что делает картофель одним из ценнейших источников растительного белка. Биологическая ценность картофельного белка определяется также содержанием аминокислоты, метионина и лизина. Недостаток в пище лизина вызывает тошноту, головокружение и повышает чувствительность к шуму, а недостаток метионина нарушает деятельность печени, некоторых желез внутренней секреции (Jonescu-Sesisti V., Berindei М., 1972). При ежедневном потреблении 300 г картофеля удовлетворяется 30-40% потребности человека в незаменимых аминокислотах (Клюквина, Лаптев, 1974).
На качество клубней картофеля влияют погодные условия и тип почвы. В большей мере производитель может влиять на выращивание качественного картофеля выбором сорта и агротехникой, а также на сохранение его качества во время уборки, хранения, сортировки, транспортировки и реализации (Schuhmann, 1996; Vogel, 1961).
Место проведения исследований
Испытание сортов картофеля проводилось в условиях опытно-производственного хозяйства «Покровское» (далее ОПХ «Покровское») Хангаласского улуса. Испытывались 28 сортов и гибридов картофеля отечественной и зарубежной селекции: Полет, Детскосельский, Красноярский ранний, Пушкинец, Ленинградский, Петербургский, Луговской среднепоздний, Брянская новинка, Родословная Пушкина, Чернский, Елизавета, Соболевский, гибрид 296-1 (Детскосельский х Ректор), Невский, Лина, Свитанок киевский, Новосибирский ранний, Ранний желтый, гибрид 1Ь90б (Горноалтай х Седов), Аляска фростлесс, Ермак, Аякс, Заря, Вармас, Тулунский ранний, гибрид 3693 (Якутянка), Ранняя роза, Сосновский. Стандартом являлся сорт Полет, районированный по всей республике. Влияние сроков хранения на качество клубней определяли путем анализа биохимической оценки клубней картофеля в начале октября и перед замораживанием (в конце октября). Двухфакторный опыт со следующими градациями: А - сорта отечественной селекции: Полет, Пушкинец, Чернский, Свитанок киевский, Невский; В - минеральные удобрения в виде азофоски N90P90K90 (фон 1) и N120P120К120 (фон 2) и без удобрений (контроль). Исследования по влиянию типов почв на урожайность и качество клубней различных сортов картофеля были проведены на опытном участке Бэлэнтэй (средний суглинок) и на участке Холбуя (легкая супесь) в условиях опытно-производственного хозяйства «Покровское» (далее ОПХ «Покровское») Хангаласского улуса. Исследования проводились на сортах: Вармас, Свитанок киевский, Пушкинец и Невский. Стандартом являлся районированный сорт Вармас. Влияние рекондиционирования на качество клубней был проведено на районированном сорте Полет. Варианты опыта: 1 - рекондиционирование клубней, хранившихся при температуре 10... 15 С; 2 - рекондиционирование клубней, хранившихся при температуре 2.. .3 С
Опыт с переработкой клубней картофеля путем быстрого замораживания проводился на 5 сортах, выделенных по необходимым для этого параметрам. Быстрое замораживание проводилось в не отапливаемом помещении при температуре воздуха ниже -30 С.
Варианты опыта: 1 - замораживание клубней сортов картофеля с кожурой; 2 - замораживание клубней сортов картофеля очищенных от кожуры; 3 - замораживание клубней сортов картофеля очищенных и резаных.
Подготовка почвы и технология выращивания картофеля -общепринятая для Республики Саха (Якутия). Посадка проводилась в третьей декаде мая. Для закладки полевых опытов были использованы семенной материал сортов Полет, Вармас, а также клубневой материал сортов и гибридов инорайонной селекции. Опыты закладывались в 3-хкратной, 4-хкратной повторностях, площадь учетной делянки 25 м2, с посадкой клубней по схеме 70x35 см. Уборка урожая проводилась в первой декаде сентября. В вариантах с применением минеральных удобрений, удобрения были внесены перед посадкой вручную.
Закладка полевого опыта, наблюдения и учеты проводились согласно «Методики исследований по культуре картофеля» (ВНИИКХ, 1967) и по «Методике полевого опыта» (Доспехов, 1986). Они включали в себя фенологические наблюдения, биометрические измерения, учет накопления массы ботвы и клубней картофеля.
Агрохимический анализ почвы выполнен на инфракрасном анализаторе NIR SCANNER model 4250 по следующим показателям: кислотность, содержание гумуса, общий азот, подвижные формы фосфора и калия. Калибровка анализатора сделана на основе следующих химических методов определения агрохимического состава почвы: - гумуса по методу И.В. Тюрина (модификации ЦиНАО), ГОСТ 26213-84; - подвижные формы фосфора и калия по методу Эгенра-Рима (ДЛ метод), ГОСТ 26209-89, ГОСТ 26208-84; - рН почвы потенциометрическим методом, ГОСТ 26423-85; - анализ водной вытяжки с определением легкорастворимых солей, ГОСТ 26423-85.
Биохимический состав клубней определялся: сухое вещество - весовым методом, содержание крахмала -методом Эверса, витамин С - по Мурри, Сахаров - по методу Бертрана, содержание нитратов — ионометрическим методом.
Полученные данные подвергались математической обработке с использованием методики полевого опыта Б.А. Доспехова (1985) при помощи программ SNEDECOR, Microsoft Exsel. Метеорологические условия года - по данным Покровской агрометеостанции Хангаласского района PC (Я).
Экономическая эффективность основных приемов рассчитывалась по методике ВНИИКХ. Оценка влияния рекондиционирования и различных способов быстрого замораживания на качество клубней различных сортов картофеля проводилась с использованием технологии производства быстрозамороженных картофелепродуктов, разработанных сотрудниками ЯНРШСХ СО РАСХН (Абрамов, ТУ 9166-006-0067020-02).
Влияние погодных условий на урожайность и качество клубней различных сортов картофеля
Согласно средним многолетним данным агрометеорологической станции г. Покровска в районе проведения наших исследований среднесуточная температура воздуха в период вегетации картофеля (3-я декада мая - 3-я декада августа) колеблется в пределах от 12,1 до 18,1 С, то есть близка к оптимальной для возделывания картофеля (11-17 С).
Переход температуры почвы через 6-8 С наблюдается 21-22 мая. Сильные заморозки до -3С наблюдаются в 1 декаде июня через 3-4 года, а во второй декаде лишь раз в 25 лет; во второй декаде августа 1 раз в 10-25 лет, в третьей декаде через 4-6 лет, а в 1 декаде сентября через год. Период вегетации в среднем продолжается 95 дней. Сумма температур выше 10 С за период июнь-август составляет 1434 С.
В среднем за год здесь выпадает 206 мм осадков, в том числе за май-август 123 мм, то есть наблюдается дефицит влаги. Особенно резкий недостаток бывает в конце июня и на протяжении всего июля.
В 1999 году весна наступила в обычные сроки. Начало вегетационного периода характеризовалось прохладной погодой. Продолжительность безморозного периода составила 87 дней, что на 17 дней больше чем среднемноголетний показатель, сумма активных температур (выше 10 С) была равна 1728,2 С. Сумма осадков за вегетационный период составила 169,7 мм, что на 64,7 мм выше среднемноголетней. В целом 1999 год был для картофеля благоприятным (приложение 1).
Весна в 2000 году была ранней. Переход среднесуточной температуры через 5С произошел в обычные сроки - 10 мая. Продолжительность безморозного периода составила 84 дня, что на 10 дней дольше, чем среднемноголетний показатель, сумма активных температур (выше 10 С) была равна 1789,5 С. Сумма осадков за вегетационный период составила 108,4 мм. В целом год был неблагоприятным для картофеля (приложение 2).
Вегетационный период в 2001 году характеризовался поздней и холодной весной. Погода в мае была неустойчивой и ветреной, ночи холодные. Продолжительность безморозного периода составила 64 дня, что короче на 6 дней среднемноголетнего показателя, сумма активных температур (выше 10 С) была равна 1803,2 С. За вегетационный период выпало осадков 101,9 мм. В целом 2001 год характеризовался поздней холодной весной и жарким сухим летом (приложение 3).
2002 год характеризовался ранней и теплой весной. Переход среднесуточной температуры через 5 С произошел 6 мая, продолжительность безморозного периода составил 104 дня. Сумма активных температур (выше ЮС) была равна 2575,4 С, осадков выпало 98,2 мм, что ниже среднемноголетней на 8,2 мм. В целом, год из-за недостатка осадков был неблагоприятным для растений картофеля (приложение 4).
За вегетационный период 2003 года в 1 декаде мая месяца похолодало. Переход среднесуточной температуры воздуха через 0 С, совпадающим с началом весны, произошел 3-7 мая, то есть весна в этом году задержалась на 5-7 дней, а на юге-западе на 8-9 дней. Вторая декада мая характеризовалась неустойчивой с осадками погодой. Погода первой половины декады была теплой и сухой. Максимальные температуры воздуха в этот период повышались до +17, +21 С, на поверхности почвы максимум достигал +25, +30 С. Осадки, в виде дождя и снега с дождем, в течение 3-4 дней выпадали повсеместно и составили 9-11 мм (110-180% декадной нормы). Похолодание, начавшееся 15-16 мая, сохранялось до 25-26 мая. В целом последняя декада мая была холодной и дождливой.
Продолжительность безморозного периода составила 66 дней. Сумма активных температур (выше 10 С) равна 1776,8 С, осадков выпало 211 мм. В целом за вегетационный период проведение сельскохозяйственных работ было удовлетворительным (приложение 5).
В первой декаде мая 2004 года преобладала относительно прохладная погода, во второй - теплая погода, третья декада была холоднее обычного на 1-2 С. Максимальная температура воздуха была в среднем за месяц +5,5С.
Минимальная температура воздуха мая опускалась до -13 С в первой декаде, в среднем за месяц достигала -6,7 С. Переход среднесуточной температуры воздуха через 0 С в сторону повышения произошел 3-7 мая. Наблюдался дефицит осадков.
Осадков выпало 105 мм, сумма активных температур (выше 10 С) равна 1732,5С. Высокие дневные температуры воздуха обусловили ускоренное прохождение фаз. Агрометеорологаческие условия благоприятствовали дозреванию картофеля (приложение 6).
