Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 9
1.1. Особенности минерального питания картофеля 10
1.2. Влияние удобрений на урожайность и качество клубней картофеля 12
1.3 Влияние применения подкормок на урожайность картофеля 23
Экспериментальная часть 36
Глава 2. Объекты, условия, и методы исследований 36
2.1. Объекты исследований 37
2.2. Методика проведения исследований 46
Результаты исследований 48
Глава 3. Особенности роста и развития картофеля 48
3.1. Влияние условий вегетации на наступление фаз развития растений 48
3.2. Продолжительность межфазных периодов 54
3.3. Особенности развития в зависимости от экоморфотипа 57
Глава 4. Особенности фотосинтетической деятельности и формирование урожая картофеля при применении внекорневых подкормок 60
4.1. Высота растений и густота стеблестоя растений картофеля 60
4.2. Фотосинтетический потенциал растений картофеля 62
4.3. Формирование урожайности картофеля и ее структуры 65
4.4. Влияние подкормок на показатели качества клубней картофеля 69
Глава 5. Влияние корневых подкормок на рост, развитие и формирование урожая картофеля 60
5.1. Высота растений при применении корневых подкормок 98
5.2. Густота стеблестоя картофеля 103
5.3. Фотосинтетический потенциал растений картофеля 111
5.4. Содержание хлорофилла в листьях картофеля 126
Глава 6. Экономическая эффективность применения подкормок при возделывании картофеля 132
Заключение 136
Предложения производству 139
Список литературы 140
Приложения 166
- Влияние удобрений на урожайность и качество клубней картофеля
- Влияние условий вегетации на наступление фаз развития растений
- Формирование урожайности картофеля и ее структуры
- Содержание хлорофилла в листьях картофеля
Влияние удобрений на урожайность и качество клубней картофеля
Изучение влияния удобрений на урожайность и качество клубней картофеля являлось целью исследований многих отечественных и зарубежных ученых. Он неоднократно освещался в научной литературе (Власенко, 1987; Тамман, 1963; Арнаутов, 1937) Чем более интенсивная технология возделывания картофеля применяется, тем сильнее возрастает роль удобрений. Получение высокого урожая клубней картофеля высокого качества при этом возможно, однако обеспечить это можно лишь научно-обоснованным применением удобрений.
Известно, что эффективность применения удобрений зависит от множества факторов (Ягодин, 2002; Трапезников, 1999). Почвенно-климатические условия, биологические особенности сельскохозяйственных культур, формы, дозы, сроки и способы внесения удобрений, уровень агротехники, экологическая обстановка – все эти факторы совокупно воздействуют на растение и определяют величину будущего урожая, каждый из них может стать решающим при определенных условиях.
Азотные удобрения. Поступление азота у картофеля происходит в течение всего вегетационного периода (Карманов, 1988). Поэтому применение азотных удобрений имеет решающее значение в повышение урожаев в большинстве климатических зон и на всех типах почв (Коршунов, 2003). Потребность картофеля в азоте проявляется с момента прорастания клубня, образования корневой системы и появления ростков. Удобрения должны применяться в необходимом количестве и в доступной форме. Хорошее обеспечение растений азотом необходимо для нормализации фотосинтеза, улучшения поглощения калия, фосфора и ряда других химических элементов, синтеза азотистых соединений (Ильин, 1974). Азотные удобрения нужно применять таким образом, чтобы большая его часть использовалась в начале вегетации. Это приведет к быстрому развитию надземной массы и более длительному ее функционированию, и, как следствие, улучшится крахмалообразование. В условный четвертый период развития картофеля, когда происходит активное клубнеобразование и образуется до 75% урожая (Постников, 2006), избыточное азотное питание может привести к ухудшению качества картофеля (Сепп, 1973).
Поэтому картофель, идущий по пласту многолетних трав, имеет низкое содержание крахмала, так как травы обогащают почву азотом и обедняют калием. Если же выращивать картофель на кормовые цели, то высокие дозы азотных удобрений повышают содержание белка в клубнях, однако биологическая ценность картофеля уменьшается, так как содержание лизина, фенилаланина, валина и треонина снижается (Сонгин, 1976). Азотные удобрения в возрастающих дозах способствуют накоплению в клубнях картофеля небелкового азота в нитратной и нитридной формах, которые создают опасность отравлений (Пермякова, 2007). При внесении высоких доз азота может также повышаться восприимчивость растений к болезням, в частности к фитофторозу. Увеличением доз фосфора и калия на фоне высокого азотного удобрения можно добиться уменьшения количества клубней с механическими повреждениями, а также сократить зараженность гнилями и снизить интенсивность дыхания при хранении (Сонгин,1976).
На оподзоленных черноземах Новосибирской области эффективность азотных удобрений напрямую зависела от сроков и способах их внесения. Под среднепоздний сорт картофеля Берлихинген было внесено локально N30, при этом прибавка составила 5,1 т/га, такую же прибавку обеспечило разбросное применение азота в дозе N60. Локальное применение азота приводило к значительному снижению количества азотных удобрений при равной урожайности в сравнении с разбросным способом (Назарюк,1988).
В полевых опытах Географической сети на различных черноземах лесостепной зоны получили следующие прибавки урожая клубней картофеля от внесения азотных удобрений на фоне фосфорно-калийных и отдельно фосфорных удобрений: N30 - 0,4-1,5 т/га; N60 – 0,4-2,8 т/га; N90– 1,4-3,3 т/га (Куделя, Коршунов, 1975).
По данным агрохимической службы азотные удобрения на всех изучаемых почвах положительно действовали на урожайность клубней картофеля. В среднем по всем опытам прибавки урожая составили при внесении N60 - 2,1 т/га; N90 – 2,85 т/га; N120 – 3,56 т/га, N150 - 4,25 т/га (Державин, 1992).
А.В. Коршунов (2003) также отмечал тенденцию снижения содержания крахмала при внесении высоких доз азота (свыше N90).
Фосфорные удобрения. Действие фосфорных удобрений обычно противоположно влиянию азотных, они в высоких дозах снижают распространение фитофтороза, ускоряют клубнеобразование и созревание урожая, непосредственно влияя на накопление крахмала и консистенцию мякоти, повышают содержание витамина С, улучшают лежкость при хранении и вкусовые качества (Турчин,1960г; Хемфлэр, 1972). Важен этот элемент при возделывании картофеля на семенные цели, так как фосфор способствует формированию клубней средней величины (семенной фракции). Применение фосфорных удобрений целесообразно при недостатке в почве подвижных форм фосфора.
В опытах Белорусской сельскохозяйственной академии возрастающие дозы фосфорных удобрений повышали урожай и показатели качества картофеля (содержание белка, крахмала и сухого вещества в клубнях) (Ионас, 1981).
Опыты, проведенные в Узбекском НИИ овоще-бахчевых культур и картофеля, показали, что совместное применение азота и фосфора в дозе по 150 кг/га повышало содержание сухих веществ (на 4,8%) и крахмала (на 1,2%) в сравнении с удобрением только азотом (150 кг/га). Было установлено, что фосфор способствовал более быстрому созреванию клубней, замедлял рост надземной массы и сокращал вегетационный период.
В исследованиях Е.В. Москвинина (1963) совместное применение азота и фосфора (по 120 кг/га) также увеличивало содержание сухого вещества, крахмала и витамина С, но не улучшало вкусовых качеств.
Калийные удобрения. Для получения высоких урожаев хорошего качества большое значение в удобрении картофеля имеет соотношение азота и калия (Семихина, 1968; Беляев, 2009). Результаты многочисленных исследований показывают, что превышение калийного удобрения над азотным в соотношении 1,5-2:1 приводит к получению клубней с более устойчивой к потемнению мякотью. При этом в клубнях повышается содержание лимонной кислоты. По мнению Власюк П.А., Мицко В.Н., (1979), при внесении 300 кг/га К2О содержание калия в сухом веществе составляло 2,5%, что приводило к отсутствию потемнения картофеля при варке. Однако уменьшение потемнения мякоти клубня вследствие внесения высоких доз калийных удобрений, то есть улучшение эстетического вида, приводит к ухудшению вкуса клубней. На качество клубней картофеля в известной мере влияет и анионный состав калийных удобрений. Предпочтение нужно отдавать калийной селитре и сернокислому калию, не рекомендуется использовать хлорсодержащие низкопроцентные калийные удобрения. Наиболее распространенные из калийных удобрений - хлорсодержащие (KCl) и сернокислые (K2SO4). Они по-разному влияют на структуру урожая картофеля. Если вносить хлористый калий под предшественник или под осеннюю вспашку, то можно снизить негативное влияние хлора, и получить урожай клубней с высоким содержанием крахмала. К тому же, хлористый калий значительно дешевле бесхлорных форм удобрений (Беляев, 1975, Ванежин, 1991).
Калийные удобрения важно вносить вовремя, имеет значение и способ внесения. Так как значительная часть калия фиксируется почвой, особенно при попеременном увлажнении и подсыхании почвы и высокой температуре, рекомендуется применять умеренные дозы калия, но более часто в севообороте, избегать смешивания удобрений с большим объемом почв, вносить локально и на достаточную глубину (Коршунов, 2003). В сырые годы растения используют калий почвы более продуктивно, в сухие – калий из удобрений. Очевидно, что внесение калия в засушливые годы с жарким вегетационным периодом будет обеспечивать большую урожайность.
ВНИИКХ испытывал сложные бесхлорные удобрения марки Кемира, при сравнении их с эквивалентными тукосмесями, составленные из отечественных бесхлорных удобрений, урожайность была на одном уровне. Поэтому при недостатке средств на приобретение готовых сложных удобрений, можно использовать тукосмеси при соблюдении правил их составления.
Влияние условий вегетации на наступление фаз развития растений
В процессе онтогенеза растение картофеля постоянно изменяется, жизненный цикл растения можно представить виде отдельных фаз, при которых происходит образование каких-либо органов растения, их развитие и изменчивость. Фазы развития картофеля – важный показатель состояния растений. В опыте проводился контроль наступления основных фаз развития растений картофеля, результаты представлены в таблице 3.
Условия вегетации 2014 года были неблагоприятными для культуры картофеля. Начало роста ростков картофеля и их развитие сильно зависят от температуры, этот фактор оказывает большое влияние в период появления сходов, а также в дальнейшем развитии растения (Поповская, 1955). Скорость появления всходов сильно зависит и от условий хранения и подготовки семенного материала, а также агротехники. Установлено, что всходы при посадке предварительно пророщенными клубнями появляются примерно на 6-10 дней раньше не пророщенных клубней.
Всходы на сортах Аризона и Эволюшен появились раньше всех – конец III декады мая – середина I декады июня. Этот период характеризуется высокими среднесуточными температурами, которые сильно отличались от среднемноголетних, однако были оптимальными для массового появления всходов. Сорта Русский Сувенир и Арроу взошли немного позже, в первой декаде июня. Всходы на сорте Удача появились позже всех сортов (середина первой декады – середина второй декады июня), возможно, из-за его принадлежности к гигроморфным сортам, которым противопоказаны высокие температуры.
В этот период развития картофельный организм наименее чувствителен к влажности почвы, и, соответственно, к осадкам, так как он использует запасы влаги и питательных веществ посадочного клубня. В этой фазе картофель нуждается только в кислороде и тепле. Поэтому теплая сухая погода с быстрым прогреванием почвы оптимальны для картофеля. Всходы картофеля и клубни представляют собой единое целое, что является причиной высокой устойчивости картофеля к недостатку влаги в начале онтогенеза (Заблуда, Мокроносов, Кузнецова, 1957). После проникновения корневой системы глубже в почву и началом поступления влаги непосредственно из почвы запасы воды посадочного клубня покрывают недостаток поступления влаги из почвы в наиболее засушливые часы суток. Дальнейшее развитие будет сильнее зависеть от осадков, что А.Г. Лорх (1948) охарактеризовал как « Урожай клубней картофеля ранних сортов определяется осадками июля, среднеспелых сортов – осадками июля -августа, и поздних – осадка июля, августа, сентября».
В 2014 году фаза бутонизации у сортов Русский сувенир, Арроу, Аризона и Эволюшен пришлась на третью декаду июня. Эта декада характеризуется низкими температурами относительно среднемноголетних (на 3,3-3,7 0С ниже), и достаточным увлажнением. Бутонизация у сорта Удача пришлась на конец июня – начало июля, этот период характеризуется недостаточным увлажнением на фоне повышающихся среднесуточных температур.
Следующая фаза развития картофеля – цветение – является критической фазой по отношению к влаге, в этот период идет активное нарастание массы клубней, недостаток влаги в почве может сильно снизить урожай клубней (до 2 раз, в сравнение с контролем) (Вечер, 1973). Для получения высоких урожаев в условиях Московской области необходимо не менее 300 мм осадков за вегетацию, однако, из-за потерь влаги с поверхности почвы этого может оказаться недостаточным. Наиболее благоприятная температура воздуха для клубнеобразования составляет 21-25 0С. При температуре воздуха свыше 23 0С прирост клубней замедляется, наблюдается так называемая «полуденная депрессия ассимиляции» в результате угнетения процессов фотосинтеза (Полетаев, 1975).
В 2014 году фаза цветения у сортов Русский сувенир, Арроу, Аризона и Эволюшен пришлась на первую декаду июля. Условия в эту декаду были неблагоприятными для нормального клубнеобразования – осадков выпало в 2,8 раза меньше в сравнении со среднемноголетним, среднесуточные температуры были несколько выше среднемноголетних, достигая своего максимума к первой декаде августа. Высокая температура воздуха в сочетании с длинным световым днем способствуют увеличению числа столонов, их сильному ветвлению, что приводит к увеличению числа мелких клубней. Анализ структуры урожая подтвердил эту тенденцию у сорта Русский сувенир, который отличался большим числом мелких клубней.
Период цветения у сорта Удача начался во вторую декаду июля, и характеризовался совокупностью неблагоприятных факторов. Вторая и третья декады были практически без осадков, что на фоне высоких температур воздуха привело к засухе, сильному иссушению почвы. Среднесуточные температуры были выше +200С, что привело к резкому снижению прироста клубней у сорта Удача. Увядания ботвы не наблюдалось, так как картофель на этом этапе развития уже может использовать влагу не только из материнского клубня, но и из вновь образованных молодых клубней, которые также являются дополнительным резервуаром воды в условиях засухи (Портянко, 1948).
В 2015 году раньше всего начали всходить сорта Аризона и Арроу (конец II декады мая), Эволюшен и Русский сувенир на один день позже. Первые всходы на сорте Удача появились в начале третьей декады мая, на четыре дня позже Аризоны и Арроу. Этот период характеризовался температурами, близкими к среднемноголетним, однако осадков выпало значительно больше среднемноголетних значений – 104,2 мм во вторую декаду (18,0 мм среднемноголетнее), и 64,9 мм в третью декаду (19,7 мм средне многолетнее). К сожалению, продуктивно использовать эту влагу растения картофеля не могли, так как они еще не успели образовать развитую корневую систему. Образовывать бутоны первыми начали сорта Русский сувенир, Аризона и Эволюшен (конец первой декады июня), сорта Удача и Арроу перешли к фазе бутонизации на 6 и 3 дня позже соответственно (вторая декада июня). Этот период характеризовался среднесуточными температурами несколько выше среднемноголетних (на 1,0-1,3 оС), однако осадков в первую декаду июня практически не наблюдалось (1,5 мм при 23,0 ср. многолетних), а во вторую выпало значительно больше нормы (43,4 мм против 23,1 мм). Так как массовая бутонизация у всех сортов пришлась именно на вторую декаду июня, эти осадки были очень важны в формировании будущего урожая.
В 2015 году фаза цветения быстрее всего началась у сортов Аризона, Арроу и Эволюшен (17 июля), на один день позже начал цвести Русский сувенир. Удача зацвела 24 июля, на неделю позже ранних сортов. Массовое цветение у всех сортов пришлось на третью декаду июля, которая характеризовалась температурами, практически приближенными к многолетним (19,0 оС при 18,3оС среднемноголетних), и обильными осадками (49,8 мм при 28,8 мм среднемноголетних). Такие условия были оптимальными для развития растений картофеля и клубнеобразования.
В 2016 году посадку удалось осуществить только 31 мая, так как обильные осадки во второй и третьей декадах не позволяли провести предпосадочную обработку почвы и нарезку гребней. Появление всходов у всех сортов началось в конце второй декады июня, полные всходы сформировались в третью декаду. Средняя температура второй декады июня превышала среднемноголетнюю на 1,5оС (18,2 оС при 16,7 оС), на фоне обильных осадков (31,7 мм при 21,1 мм среднемноголетних). Третья декада июня характеризовалась повышенными температурами (на 5,2оС выше среднемноголетних), и практически полном отсутствии осадков.
Фаза бутонизации у всех сортов пришлась на конец первой декады – начало второй декады июля. Это период характеризовался температурами выше среднемноголетних на 1,0 – 3,0 оС. Осадков в первую декаду выпало на 7 мм меньше среднемноголетнего значения (22,8 мм при 29,8мм), однако вторая декада была очень влажной, осадкой выпало практически в 5 раз больше среднемноголетнего значения (98,4 мм при 27, 2 мм нормы), что приводило к застаиванию воды на некоторых участках поля.
Начало фазы цветения в 2016 году пришлось на конец второй декады июля, массовое цветение – на третью декаду. Температуры третьей декады были выше среднемноголетних в среднем на 3,8 оС, на фоне обильных осадков (34,1 мм при 28,8 мм нормы). Такие условия были благоприятными для роста и развития растений картофеля
Результаты исследований показали, что в среднем за три года наибольшую урожайность сформировали сорта Эволюшен и Аризона (таблица 25), они был наиболее приспособлены к условиям вегетационного периода. По-видимому, более быстрое наступление периода бутонизации - цветения оказало наибольшее влияние на конечную урожайность, так как в этот период происходит активное клубнеобразование и накопление пластических веществ.
Онтогенез растения картофеля представляет собой последовательность сменяющихся периодов, в рамках которых происходит образование или изменение органов растения и физиологических функций. Срок наступления фенологических фаз в ходе вегетационного периода является удобным показателем состояния растений картофеля.
А.Г. Лорх (1948), исследуя динамику накопления урожая картофеля, установил, что фактическая продолжительность вегетации и межфазных периодов зависит от температуры и влажности, в частности, от заморозков. Повышение температуры почвы до 25оС вызывает укорачивание продолжительность периода посадка – всходы до 12-13 дней, при более умеренных температурах межфазный период бутонизация - цветение удлиняется на несколько дней. При посадке непророщенных клубней всходы появляются в среднем через 30 дней.
Время посадки по-разному влияет на развитие растений, и соответственно на скорость прохождения фаз. По данным В.П. Кокшарова (1985), ранняя посадка картофеля позволяет сформироваться более объемной корневой системе, корни первого порядка более короткие, однако корни следующих порядков имеют большую массу, что позволяет растению лучше усваивать элементы питания и воду из почвы и способствует лучшему росту. Чем мощнее корневая система, тем более урожайный сорт картофеля. Задерживание посадки в мае на одни сутки приводит к снижению урожая на 1,5-2,5%, по сравнению с посадкой в оптимальные сроки, так как при запоздалой посадке растения картофеля развиваются в условиях длинного дня, что вызывает усиленное развитие надземных органов растений.
Формирование урожайности картофеля и ее структуры
Считается, что число клубней с одного куста и масса одного клубня являются составляющими урожайности картофеля. Между числом клубней в кусте и урожайностью выявлена положительная корреляция (r = +0,59…0,78), эта закономерность отмечена у сортов разных групп спелости (Е.В. Карпов, 1988). Продуктивность раннеспелых сортов определяется крупностью клубней, а среднеспелых и поздних - числом и крупностью клубней. Среднее число клубней в кусте может зависеть также от генотипа и факторов среды (Стрельцова, 2000). Например, в опытах Васильева А.А. (2013) запашка ярового рапса в качестве сидерата увеличивала число клубней в кусте у сортов Тарасов (на 5%) и Спиридон (на 6,5%), а запашка вико-овсяной смеси на 4,2 и 7,6%.
В опытах Пузиной Т.А. (2004), замачивание семенных клубней картофеля перед посадкой раствором сернокислого цинка изменяло гормональный статус растений, и приводило к увеличению числа клубней в кусте.
Считается, что численность сформированных клубней в кусте в первую очередь определяется сортовыми особенностями (генотипом).
Число клубней за годы исследований различалось (таблица 35).
Наибольшее число клубней в кусте в наших исследованиях образовывалось у сорта Эволюшен, по всем вариантам опыта этот показатель был выше, чем у других сортов. В варианте с удобрением Биогумус, в состав которого входят биологически активные вещества, гуминовые кислоты (не менее 3 г/литр), аминокислоты, фитогормоны, витамины, микроэлементы (магний, железо, бор, марганец, медь, молибден, цинк), макроэлементы (NPK не менее 3 г/литр), а также микрофлора кишечника дождевого червя, сформировалось 15,1 клубень на куст, в среднем за три года, что на 33,6% больше контрольного варианта (11,3 штук/куст). Благодаря этому была получена урожайность сорта Эволюшен на уровне 36,8 т/га, что на 4,0 т/га больше контрольного варианта.
У сорта Русский сувенир, как и у сорта Эволюшен число клубней в кусте наиболее интенсивно формировалось под влиянием подкормки Биогумус – 10,0 штук/кус, при 8,4 штук/куст на контроле, прибавка составила 19,0%. На урожайности это отобразилось положительно, так как прибавка составила 2,4 т/га (или 17,3%), это второй результат по урожайности у данного сорта. В вариантах с внесением сульфата цинка, наоборот, наблюдалось снижение числа клубней относительно контроля на 0,2 штук/куст (2,4%), что отразилось снижением урожайности на 0,9 (6 8%).
Исходя из полученных данных, можно утверждать, что наиболее стабильные результаты показывало применение в качестве подкормки удобрения Биогумус, применение которого у двух из пяти исследуемых сортов приводило к увеличению числа клубней в кусте и повысило урожайность. Вероятно, что это удобрение обладает клубнеактивирующим эффектом.
Исследуемые сорта различались между собой по критерию числа клубней в расчете на 1 стебель (таблица 36).
Применение для подкормки удобрения Биогумус на сорте Эволюшен позволило получить в среднем за три года - 3,1 клубня на стебель. В исследованиях установлена взаимосвязь урожайности с этим показателем – в этом варианте урожайность в среднем за три года составила 36,8 т/га.
Сорт Русский сувенир, в годы исследований, образовывал наибольшее число стеблей - 6,1 – 6,7 штук/куст и число клубней на 1 стебель здесь изменялось от 1,2 штук в вариантах с применением Сульфата цинка, до 1,5 штуки в вариантах с применением для подкормки удобрения Биогумус, и распределение продуктов фотосинтеза шло в пользу стеблеобразования, а не формирования клубней.
Урожайность клубней картофеля – важнейший интегральный показатель, отражающий реакцию растения на изменяющиеся условия возделывания (Постников, 2006). Повышение урожайности в современном сельском хозяйстве на фоне повсеместного внедрения интенсивного земледелия возможно в большей мере за счет факторов интенсификации, одним из которых является минеральное питание, оптимизация которого является одним из условий успешного хозяйствования (Хлебутин, 1978). Урожайность картофеля в опыте различалась по годам (таблица 37).
Проводимые в фазу бутонизации подкормки стимулировали обменные и ростовые процессы и способствовали фотосинтетической активности за счет улучшения минерального питания растений, что приводило к повышению урожайности клубней картофеля, а также повышало качественные показатели.
На эффективность применяемых подкормок сильное влияние оказывали погодные условия в годы исследований. В 2014 году на фоне высоких температур и недостатке влаги в период вегетации, урожайность клубней картофеля всех сортов была ниже, чем в 2015 году, который характеризовался лучшими за годы исследований условиями тепло – влагообеспеченности (рисунки 1, 2) .
Ксероморфный по экоморфотипу среднеранний сорт Эволюшен, тем не менее, сформировал урожайность на уровне 30,0 – 35,0 т/га, за счет более эффективной адаптации к засушливым условиям (антоциановой окраске стебля, а также красной кожуре клубней, косвенно свидетельствующей о засухоустойчивости сорта). Гигроморфные сорта (ранний Удача и Арроу), формирующие крупные листья и корневую систему поверхностного расположения, отличающиеся повышенной влаголюбивостью, реагировали на засушливые условия 2014 года достаточно низкой урожайностью на уровне 10,0-16,0 т/га.
В 2016 году посадка была позже почти на месяц, чем в 2014 и 2015 годах, так как осадки мая не давали почве достичь физической спелости, что делало невозможным предпосадочную подготовку почвы и посадку, поэтому в этом году вегетационный период был короче, что также приводило к снижению урожайности, несмотря на благоприятные условия в течение вегетационного периода (таблица 16).
В среднем за три года исследований, наиболее высокая урожайность наблюдалась у сорта Эволюшен, это говорит о высоком потенциале сорта (таблица 38). Применение Биогумуса в качестве подкормки позволило получить 36,8 т/га клубней картофеля, прибавка составила 3,3 т/га (9,8 %, рис. 4). В целом по опыту, у сорта Удача были самые низкие показатели урожайности.
Как известно, листовые (внекорневые) подкормки имеют как преимущества, так и недостатки. Растворы удобрений, распыляемые по поверхности листа, усваиваются растениями значительно быстрее за счет более быстрого поглощения, таким образом можно оперативно влиять на состояние посевов, в зависимости от потребностей растения. Гуминовые вещества, входящие в состав некоторых листовых удобрений, могут действовать на клеточном уровне, стимулируя обменные процессы за счет изменения проницаемости мембран и повышения активности ферментов. Проводя данную операцию вечером, можно добиться более эффективного усвоения питательных веществ, так как в это время суток преобладает нисходящий ток веществ. Повысить эффективность также можно при помощи прилипателей (ПАВ).
Содержание хлорофилла в листьях картофеля
Содержание сухого вещества и крахмала в клубнях картофеля – важнейшие показатели качества, которые определяет его хозяйственную ценность как продовольственной и технической культуры (Коршунов, 2001). После распада СССР наблюдается снижение крахмалистости картофеля, повышение содержания нитратов и тяжелых металлов, ухудшение лежкости картофеля при хранении и вкусовые качества, вследствие недостаточного внесения удобрений на фоне с масштабным применением пестицидов (Комарова, 2007).
Принято классифицировать сорта картофеля с высоким содержанием сухого вещества – более 25%, средним – 22 – 25%, и низким – менее 22%
Содержание сухого вещества представлено в таблице 46.
Как известно, внесение комплексных удобрений может приводить к снижению крахмалистости. В опытах ВНИИКХ при внесении комплексных минеральных удобрений N180P45K90и N225P90K135 вызывало снижение содержание крахмала в клубнях картофеля на 2,6 и 2,7% соответственно (Гриневич, 1979).
Фосфорные удобрения, как правило, повышают крахмалистость клубней картофеля. В Германии внесение фосфорных удобрений в дозах Р100-150 увеличивало содержание крахмала в клубнях, а внесении калийной соли наоборот понижало крахмалистость клубней из-за нарушения транспорта ассимилянтов из надземной массы в клубни (Winkelmann, 1981). Это объясняется тем, что ионы хлора активизируют действие амилаз, которые расщепляют крахмал, поэтому хлорные формы калийных удобрений нужно вносить осенью.
Применение подкормок в фазу полных всходов приводило к изменению содержания сухих веществ. Содержание сухого вещества в клубнях в годы исследований в первую очередь определялось сортовыми особенностями и в большей степени зависело от условий тепло- и влагообеспеченности. Погодные условия в годы исследований оказывали влияние на содержание сухого вещества, в частности в 2014 году на фоне недостаточного увлажнения накопления крахмала было максимальным у всех изучаемых сортов, по сравнению с 2015 и 2016 годами с избыточным увлажнением.
Подкормка в фазу бутонизации жидким органическим удобрением Биогумус несколько повышало содержание сухих веществ в клубнях картофеля сортов Удача (на 0,3%) и Арроу (на 0,2%), а подкормка микроудобрением Сульфат цинка – в клубнях картофеля сорта Аризона (на 0,5%). В клубнях картофеля сортов Русский сувенир и Эволюшен наблюдалось снижение содержания сухих веществ по сравнению с контролем.
До 80% от содержания сухого вещества в клубнях приходится на крахмал, который запасается в виде крахмальных зерен слоистой структуры размером 20 – 40 мкм.
Известно, что содержание крахмала зависит от многих факторов, в том числе и от применяемой агротехники. Исследования А.К. Горбунова и А.А. Васильева (2011 – 2016 гг.) проводились для выяснения роли этих факторов в формировании качественных показателей клубней, в условиях лесостепной зоны Южного Урала. Было установлено, что глубина посадки в оптимальный и поздний срок может влиять на содержание крахмала, для ранней посадки необходима мелкая глубина посадки (5-6 см), для поздней – глубокая (10 – 12 см), что повышает содержание крахмала на 0,04 – 0,1%. В целом, более ранняя посадка позволяет получить урожай с большим содержанием сухого вещества и крахмала. Предпосадочное протравливание клубней может повысить урожайность на фоне снижения крахмалистости (0,02 – 0,05%).
Исследованиями многих ученых установлено, что недостаточное минеральное питание картофеля на ранних этапах развития, особенно недостаток азота и фосфора, приводит к значительному снижению крахмала в клубнях (Белоус, 2001; Коршунов, 2001).
Серия опытов НИИКХ подтвердила эффективность внесения умеренных доз азотных удобрений совместно с фосфорно-калийными, не приводящее к снижению крахмалистости клубней (Бацанов, 1967).
Применение подкормок в фазу полных всходов изменяли содержание крахмала в клубнях картофеля (таблица 47).
В среднем за три года, содержание крахмала в клубнях картофеля изменялось в зависимости от сорта от 11,1% до 15,3%, что в первую очередь определялось сортовыми особенностями и в большей степени зависело от условий тепло- и влагообеспеченности. Наиболее интенсивно накопление крахмала происходило у раннеспелого сорта Арроу, в клубнях которого, по данным оригинатора, содержится 12,0 – 16,0% крахмала, это связано с более ранним клубнеобразованием в период вегетации в среднем за три года, более интенсивными процессами нарастания массы клубней (доля клубней менее 30г в общем урожае в среднем по вариантам 3-9%).
Подкормка в фазу бутонизации жидким органическим удобрением Биогумус несколько повышала содержание крахмала в клубнях картофеля сортов Удача (на 0,4%) и Арроу (на 0,5%).
Содержание нитратов и макроэлементов. Содержание нитратов в клубнях картофеля является одним из важнейших качественных показателей, от которого зависит пригодность клубней к питанию, накопление которых сверх предельно-допустимых концентраций зависит от многих факторов, прежде всего от почвенно-климатических условий, генетических особенностей сорта, соблюдения агротехники и сбалансированности элементов минерального питания.
Условия вегетационного периода играют большую роль не только в формировании урожайности, но и накоплении нитратов в продукции картофелеводства. Установлено, что при снижении фотосинтетической активности растений вследствие пасмурной погоды на протяжении длительного периода происходит накопление нитратов сверх ПДК. Зона возделывания картофеля напрямую влияет на качественные показатели картофеля, в северных областях с коротким периодом вегетации накапливается больше нитратов в клубнях. Хорошим механизмом сдерживания накопления нитратов в клубнях картофеля на фоне высоких температур и недостаточного увлажнения является полив, так как при достаточном увлажнении растения продолжают активно фотосинтезировать. Посадку необходимо проводить в оптимально ранние сроки, так как растения накапливают значительное число нитратов, не успев преобразовать их до безопасных соединений при поздней посадке.
Допустимая концентрация нитратов в продуктах питания составляет 250 мг/кг сырой массы, в кормах – 300 мг/кг (Макарцев, 1999).
Вносимые в фазу полных всходов подкормки изменяли содержание нитратов в клубнях картофеля разных групп спелости (таблица 48).
Полученные данные показывают, что применяемые подкормки вызывали накопление нитратов ниже допустимой концентрации. Этот показатель зависел от погодных условий вегетационного периода, сортовых особенностей и применяемых удобрений. Практически не влияло на этот показатель микроудобрение Сульфат цинка.
Применение жидкого органического удобрения Биогумус вызывало накопление нитратов выше контрольных вариантов на 8,5 – 10,4 мг/кг сырой массы (18,0 – 22,3%). Тем не менее, применение изучаемых в опыте удобрений в виде подкормки в фазу полных всходов является экологически безопасным в условиях Московской области, так как содержание нитратов по опыту было ниже ПДК.
Азотистые вещества в клубне представлены в основном белками, в среднем 1,5-2,5%. Из них 60% составляют белки и 40% другие соединения. Они расположены неравномерно, больше их в переферийной и центральной частях, меньше у сосудистого кольца. Они входят в состав протоплазмы в виде белковых кристаллов, частично растворенных в клеточном соке. Туберин – легкорастворимый в солевых растворах глобулин полноценный белок, содержащий почти все незаменимые аминокислоты и не содержащий фосфора, его доля в белковых веществах составляет 2/3. Из амидов и аминокислот в клубнях преимущественно содержится аспарагин и глутамин, из гликоалкалоидов – соланин и чаконин.