Содержание к диссертации
Введение
1 Влияние сорта, предшественника и технологии на формирование урожайности и продуктивность картофеля (Обзор литературы) 10
1.1 Биологический потенциал современных сортов картофеля и его использование (реализация) в производстве 12
1.2 Роль предшественника в формировании высоких урожаев картофеля 22
1.3 Особенности формирования урожайности картофеля и его продуктивности при выращивании по разным технологиям... 29
2 Место , условия и методика проведения исследований 39
2.1 Место проведения, схема опыта и характеристика объектов исследований 39
2.2 Методика наблюдений и определений в опыте 47
2.3 Технологии картофеля в опытных посадках 51
2.4 Агрометеорологические условия в годы исследований 54
3 Особенности роста и развития сортов картофеля в разные годы в зависимости от предшественника и технологии возделывания 57
3.1 Особенности прохождения фаз развития сортов картофеля в разных вариантах технологий 57
3.2 Влагообеспеченность и водопотребление сортов картофеля в разных вариантах технологий 60
4 Фотосинтетическая деятельность растений сортов картофеля в разных вариантах технологий возделывания 67
4.1 Формирование площади листьев и листового фотосинтетического потенциала 67
4.2 Накопление урожая сухой фитомассы 85
4.3 Чистая продуктивность фотосинтеза 87
4.4 Коэффициент хозяйственной эффективности фотосинтеза 90
4.5 Накопление урожая клубней 95
5 Устойчивость сортов картофеля к болезням при выращивании по разным предшественникам и технологиям 101
5.1 Пораженность растений болезнями 101
5.2 Пораженность клубней болезнями 104
6 Структура урожая, урожайность и качество урожая сортов картофеля 107
6.1 Структура урожая разных сортов в зависимости от предшественников и технологий возделывания 107
6.2 Урожайность сортов картофеля в разных вариантах технологий возделывания 114
6.3 Качество урожая сортов картофеля в разных вариантах технологий возделывания 117
6.4 Корреляционные связи конечной продуктивности картофеля с показателями фотосинтетической деятельности агроценоза картофеля 122
7 Экономическая эффективность производства картофеля при выращивании по разным предшественникам и технологиям 125
Заключение 130
Предложения производству 133
Список литературы
- Роль предшественника в формировании высоких урожаев картофеля
- Технологии картофеля в опытных посадках
- Влагообеспеченность и водопотребление сортов картофеля в разных вариантах технологий
- Коэффициент хозяйственной эффективности фотосинтеза
Введение к работе
Актуальность темы. Увеличение производства картофеля, повышение качества продукции и рентабельности картофелеводства, по-прежнему, остается важнейшей задачей АПК большинства регионов страны, в том числе Верхневолжья (П.А. Чекмарев, 2014, В.И. Старовойтов, 2013). Главный путь решения этой задачи – повышение урожайности и качества урожая за счет внедрения новых сортов и технологий, адаптированных к агроэкологическим условиям возделывания (С.С. Туболев, С.И. Шеломенцев, К.А. Пшеченков и др., 2010, З.И. Усанова, Н.В. Самотаева и др., 2013).
Повышение урожайности и качества урожая картофеля имеет большое
значение в жизнеобеспечении человека, так как более 60 % валовых сборов его
используется для питания в свежем или переработанном виде (В.И.
Старовойтов, 2006). В формировании урожая и улучшении диетической
ценности клубней существенная роль принадлежит адаптивно-
биологизированному земледелию (Л.С. Федотова, Б.В. Анисимов, 2006). Поэтому разработка приемов возделывания картофеля по экологически безопасной технологии в настоящее время является актуальной и имеет большое практическое значение.
В последние годы все большое распространение получают технологии возделывания картофеля с междурядьями 90 см, основанные на использовании зарубежного комплекса машин с активными рабочими органами (В.И. Старовойтов, 2013, С.С. Тубалев и др., 2007). В Госреестр селекционных достижений ежегодно вводятся новые сорта отечественной и зарубежной селекции. Все это требует разработки технологий, адаптированных к конкретным агроэкологическим условиям и выявления комплексно устойчивых сортов наиболее полно реализующих свой биологический потенциал при выращивании по разным технологиям.
Подобных исследований в условиях Верхневолжья не проводились, что явилось основанием для проведения данной работы.
Цель исследований – изучить особенности формирования урожайности новых сортов картофеля при возделывании по экологически безопасной и интенсивной технологиям с междурядьями 90 см по двум предшественникам – повторно по картофелю и горчице белой на сидерат; выявить наиболее эффективные варианты технологий и комплексно устойчивые, адаптированные к ним сорта.
Для достижения поставленной цели решали следующие задачи:
-
Изучить особенности роста и развития растений 8 сортов при выращивании по разным технологиям с размещение повторно по картофелю и по горчице белой на сидерат.
-
Выявить особенности водного режима в годы исследований и определить биологические и товарные коэффициенты водопотребления разных сортов по вариантам опыта.
3. Исследовать фотосинтетическую деятельность растений в посадках
разных сортов по вариантам опыта: рост площади листьев, формирование
фотосинтетического потенциала агроценоза (ФПП), накопление сухой фитомассы, изменения чистой продуктивности фотосинтеза (ЧПФ) и Кхоз (коэффициента хозяйственной эффективности фотосинтеза), накопление урожая клубней; выявить факторы, влияющие на ход продукционного процесса.
-
Выявить устойчивость сортов к болезням растений и клубней и роль изучаемых факторов в снижении пораженности картофеля болезнями.
-
Изучить структуру урожая, урожайность и качество урожая сортов картофеля в разных вариантах опыта.
6. Выявить корреляционные связи урожайности с показателями
фотосинтетической деятельности картофеля.
7. Определить экономическую эффективность производства картофеля в
разных вариантах технологий возделывания.
Научная новизна. Впервые в условиях Верхневолжья в многофакторном
полевом опыте проведены комплексные исследования особенностей
формирования урожайности 7-ми новых сортов картофеля зарубежной селекции, в сравнении с отечественным сортом Удача, водопотребления, фотосинтетической деятельности, хода продукционного процесса при выращивании их по экологически безопасной и интенсивной технологиям с междурядьями 90 см с размещением по двум предшественникам – повторно по картофелю и по горчице белой на сидерат.
В результате исследований выявлена роль сорта, предшественника, технологии и условий возделывания в создании наиболее продуктивных посадок картофеля, в устойчивости сортов к болезням, в экономической эффективности производства картофеля при выращивании его с междурядьями 90 см и получении высококачественных клубней; определены лучшие варианты технологий и наиболее адаптированные к ним сорта; получен патент на изобретение.
Теоретическая и практическая значимость. Дано теоретическое обоснование формированию наиболее продуктивных агроценозов сортов картофеля при выращивании их по экологически безопасной и интенсивной технологиям с междурядьями 90 см.
Производству рекомендованы наиболее экономически выгодные
технологии выращивания картофеля на окультуренных дерново-подзолистых легкосуглинистых почвах Верхневолжья с междурядьями 90 см с использованием комплекса зарубежных машин:
-
– интенсивная технология для получения наибольшего урожая клубней с размещением посадок по горчице белой на сидерат, обеспечивающая получение запрограммированного урожая в 40 т/га и выше, условно чистого дохода по лучшим сортам до 232,93 тыс. руб./га с уровнем рентабельности 166,8 %;
-
– экологически безопасная технология для выращивания экологически безопасной продукции с размещением картофеля по горчице белой на сидерат, без применения минеральных удобрений, с использованием для борьбы с болезнями и вредителями биопрепаратов – фитоспорин и фитоверм-М,
обеспечивающая получение урожайности по лучшим сортам 30,0-34,4 т/га, условно-чистого дохода 158,07-198,32 тыс. руб./га с уровнем рентабельности производства 148,0-183,1 %, клубней высокого качества, снижение содержания нитратов в клубнях в 3 раза от ВДУ;
3 – лучшие сорта для выращивании: по интенсивной технологии – Удача, Гала, Ред Анна, Мерлот; по экологически безопасной – Удача и Ред Анна, наиболее комплексно устойчивый к биотическим и абиотическим факторам среды сорт Удача, рекомендованный к выращиванию по разным вариантам технологий.
Реализация результатов исследований. Результаты работы внедрены в ООО «Тверь Агропром» Лихославльского района Тверской области на площади 50 га с экономическим эффектом 2625 тыс. руб.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены на
Международных научно-практических конференциях, проходивших в ТГСХА в 2013, 2014, 2015 годах. На Всероссийской научно-технической конференции: проходившей в рамках ХХI каргинских чтений. «Физика, химия, новые технологии», Тверь, ТвГУ, 2014, получен Диплом I степени. На молодежном научно-информационном конкурсе «У.М.Н.И.К.», 2014 г., получен грант победителя.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ, в том числе 2 в журналах, рекомендованных ВАК РФ, получен 1 патент.
Представленная работа является составной частью плана научно-исследовательских работ Тверской ГСХА на 2011-2015 гг., тема 5 № гос. рег. 01201155563.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 148
страницах, содержит 30 таблиц, 22 рисунка, состоит из введения, 7 глав,
заключения, предложений производству, библиографического списка
Роль предшественника в формировании высоких урожаев картофеля
В прошлом столетии первостепенное значение придавалось среднеспелым сортам картофеля. В посадках они занимали 70-80%. Исследования ряда авторов показали, что среднеспелые и среднепоздние сорта картофеля в более северных регионах, в том числе в Сибири, менее выгодны, чем раннеспелые и среднеранние. Как правило, уборка их сдвигается на поздние сроки и проходит в условиях избыточного увлажнения и низких температур [15, 24, 52, 88].
Из анализа сведений по сортовому составу картофеля в стране следует, что доля российских сортов в объеме сертифицированных семян за последние годы снизилась до 45-50%. В целом на долю пяти лидирующих среднеранних сортов отечественной селекции - Невский, Удача, зарубежной - Ред Скарлет, Розара, Романо приходится 64%, а на все остальные сорта -36% от общего объема. Отмечается, что возрастает в посадках удельный вес раннеспелых и среднеранних сортов. При возделывании раннего картофеля ставится цель получить как можно более высокий урожай хорошего качества в максимально ранние сроки [5, 153].
При тщательном изучении сортов одинаковой скороспелости, даже в одинаковых условиях, часто выявляются значительные различия между сортами по темпам роста, урожайности, динамике накопления урожая по устойчивости к болезням [79, 92, 175].
Сорта картофеля существенно различаются по урожайности, в основном в зависимости от сроков созревания. Однако этот признак в определенной степени поддается контролю и его можно улучшать с помощью соответствующей агротехники (удобрений, приемов ухода). Другие важные хозяйственно-ценные признаки, к числу которых относится устойчивость к болезням и вредителям, а также адаптивность к факторам среды, в большей степени зависят от наследственных особенностей сорта. При низкой устойчивости требуется применение химических средств защиты, отрицательно влияющих на экологию, Поэтому для сельскохозяйственного производства особое значение имеют сорта с высокой устойчивостью к наиболее распространенным болезням и вредителям, наносящим значительный ущерб урожаю и его качеству. Не менее важным является использование сортов с высокой адаптивностью к неблагоприятным факторам внешней среды – погодным и почвенным условиям, устойчивых к жаре, засухе или переувлажнению [170, 178, 179].
Отмечается, что сорта картофеля отличаются друг от друга по восприимчивости к засухе, однако все они в значительной степени подвержены негативному влиянию недостатка влаги [178, 179]. Засуха продолжительностью 6-12 дней в различные фазы развития растений оказывает влияние на рост, развитие и урожай картофеля. В большей степени засуха снижала урожай клубней в период цветения и клубнеобразования. При этом все сорта сохранили способность к дальнейшему рост [163, 165].
Степень устойчивости к стрессам, также как и к болезням, контролируется определенными системами генов и уровень этих признаков отчетливо проявляется в соответствующих условиях [5].
В России районировано 347 сортов картофеля, различающихся по сорокам созревания и хозяйственному использованию [6].
По срокам созревания выделяют ранние, среднеранние, среднеспелые, среднепоздние и поздние сорта [118].
По потребительскому назначению сорта картофеля делятся на: столовые - с хорошим вкусом, правильной формой клубня и не темнеющей мякотью; технические - с высоким содержанием крахмала в клубнях; универсальные или столово-заводские - с правильной формой клубней, хорошим вкусом, не темнеющей мякотью и повышенным содержанием крахмала и белка [156].
Все сорта, включенные в Государственный реестр селекционных достижений, рекомендованы для конкретных регионов возделывания. В Российской Федерации выделено 12 регионов, которые объединяют близкие по климатическим условиям республики, края и области [123].
Для нормального роста, развития и полного вызревания сортов картофеля различных групп спелости сумма активных температур (выше 10С) за вегетационный период должна находиться в следующих диапазонах: для ранних и среднеранних – от 1000 до 1400С; для среднеспелых – от 1400 до 1600С; для среднепоздних и поздних – от 1600 до 2200С [125].
Специфические особенности культуры картофеля предъявляют более высокие требования к правильному подбору сорта для каждой агроклиматической зоны. Опыт научно-исследовательских учреждений и широкая передовая практика убедительно подтверждают, что при внедрении районированных для данных почвенно-климатических условий новых сортов значительно повышается урожайность, увеличивается выход продукции и улучшается её качество, повышается устойчивость к болезням и вредителям, а также экономическая эффективность возделывания данной культуры. Таким образом, в современном земледелии сорт выступает как самостоятельный фактор повышения урожайности и вместе с агротехникой имеет большое, а иногда и определяющее значение для получения высоких устойчивых урожаев.
Разные авторы высоко оценивают роль сорта в получении высоких урожаев картофеля. Так, Хлевной Б. Ф., Заикин Д. В., Замотаев А. И. [155] считают, что при интенсивной технологии возделывания на долю сорта приходится 20 - 30 % урожая. По данным З.И. Усановой, Н.В. Самотаевой, В.В. Филина и др. [145], прибавка урожая между разными сортами картофеля зависит от условий увлажнения. Так, в условиях Верхневолжья, в сухой год разница между сортами минимальна и находится в пределах ошибки опыта, в года близкие к норме она составляет 81 ц/га (43,5 %), а в повышенно влажные возрастает до 174 ц/га (113,0 %). Преимущество имела группа сортов Удача, Чародей, Свитанок киевский перед группой менее урожайных сортов – Санту, Суви, Витал.
Технологии картофеля в опытных посадках
Ранний сорт столового назначения. Используют в промышленном производстве салатов. Обладает прекрасными вкусовыми качествами с сильно выраженной устойчивостью к потемнению мякоти в сыром виде и в процессе варки. Куст полупрямостоячий, средней высоты. Среднее цветение, венчик бело-красно-фиолетовой окраски. Клубень овально-удлиненной формы, с мелкими глазками. Кожура желтая, гладко-сетчатая. Цвет мякоти желтый. Содержание крахмала 12 %. Лежкость очень хорошая. Устойчив к возбудителю рака картофеля, золотистой картофельной цистообразующей нематоде и фитофторозу по клубням. Сорт устойчив к механическим повреждениям. Включен в Госреестр селекционных достижений в 2014 году, допущен к возделыванию в 3 регионе Российской Федерации.
Инара. Оригинатор: NORIKA NORDRING-KARTOFFELZUCHT- UND VERMEHRUNGS-GMBH (Германия).
Раннеспелый, столового назначения. Растение от среднего до высокого, промежуточного типа, прямостоячее до полупрямостоячего. Лист мелкий до среднего размера, зеленый. Окраска цветов – белая, частота цветения -средняя. Товарная урожайность 25,8-40,2 т/га. Урожайность на 45-й день после полных всходов (первая копка) 9,7-20,9 т/га, на 55-й день (вторая копка) 13,8-23,4 т/га. Максимальная урожайность 46,9 т/га. Клубень удлиненно-овальный с мелкими глазками. Кожура желтая. Мякоть темно-желтая. Масса товарного клубня 95-119 г. Содержание крахмала 12,0-15,4 %. Вкус хороший. Товарность 89-96 %. Лежкость 96 %. Устойчив к возбудителю рака картофеля, золотистой картофельной цистообразующей нематоде. По данным оригинатора, устойчив к возбудителю фитофтороза, среднеустойчив к морщинистой мозаике и скручиванию листьев. Включен в Госреестр селекционных достижений в 2013 году, допущен к возделыванию в 3 регионе Российской Федерации.
Мерлот. Оригинатор: NORIKA NORDRING-KARTOFFELZUCHT-UND VERMEHRUNGS-GMBH (Германия). Позднеспелый столовый сорт с красивой, темно-красной окраской кожуры и прекрасными вкусовыми качествами. Сорт имеет высокий потенциал урожайности при наличии соответствующего уровня агротехники. Сегмент рынка - свежий столовый картофель. Прекрасные вкусовые качества с ярко выраженной устойчивостью к потемнению мякоти в сыром виде и в процессе варки. Содержание крахмала 16%. Клубень овальной формы с мелкими глазками. Кожура красная, гладкая. Цвет мякоти – желтый. Слегка замедленное развитие ботвы в начальный период, куст полупрямостоячий средней высоты листового типа, цветение редкое, венчик красно-фиолетовый. Очень хорошая лежкость, сорт очень хорошо выдерживает длительный период хранения. Включен в Госреестр селекционных достижений в 2015 году, допущен к возделыванию в 3 регионе Российской Федерации.
Удача. Оригинатор: ГНУ ВНИИ картофельного хозяйства имени А. Г. Лорха (Россия). Выведен во ВНИИКХ. Районирован по Тверской области с 1994 года. Сорт столового назначения, для летнего и зимнего потребления, высокоурожайный. Куст раскидистый. Стебли слабоветвистые, в поперечном разрезе угловатые. Листья крупные, среднерассеченные, темно-зеленые, со средним жилкованием. Доли листа крупные, с равными краями. Прилистники серповидные. Цветение среднее, кратковременное. Соцветие компактное. Цветоносы длинные, неокрашенные. Цветоножки длинные. Чашечка зеленая, чашелистники длинные, пиловидные. Венчик средний с широкими долями. Окраска цветков белая. Ягодообразование редкое. Клубни белые, овальные с тупой вершиной и плоским столонным следом. Кожура гладкая, глазки мелкие. Мякоть белая. Масса товарного клубня 86-104 г. Содержание крахмала 13,5-14,8 %. Вкус хороший. Лежкость 89-92 %. Товарность 88-95%. Устойчив к раку, фитофторозу, морщинистой мозаике, черной ножке, мокрой гнили, среднеустойчив к ризоктониозу и парше обыкновенной. Устойчив к механическим повреждениям и переувлажнению. Ценность – раннеспелый, хороший товарный вид клубней, их высокая лежкость. Допущен к возделыванию в 2-7, 12 регионах Российской Федерации [6].
Биофунгицид Фитоспорин-М - модифицированный промышленный микробиологический препарат комплексного действия. Это живая споровая бактериальная культура Васcilius subtilis 26Д (титр не менее 2 млрд. живых клеток и спор/г), которая подавляет продуктами своей жизнедеятельности размножение многих грибных и бактериальных болезней растений, обладает свойством повышения иммунитета у растений к этим же болезням, что важно для уменьшения повторных заражений.
Фитоспорин-М содержит эндофитные бактерии растений. Сосуществуя с клетками растений, такие бактерии препятствуют проникновению многих болезнетворных патогенов. Новая модифицированная форма биопрепарата Фитоспорин-М характеризуется большим сроком сохранности по сравнению с другими препаратами, а также хорошей прилипаемостью. В нем стимулируется размножение бактериальной культуры. Свойства его стабильны, и он способен активировать ростовые процессы растений. С целью модификации в препарат добавлены биоактивированные обогащенные микроэлементами гуминовые микроудобрения. Препарат применяется в виде водной суспензии для предпосевной обработки семян, посадочного материала, опрыскивания растений в период вегетации и обеззараживания почвы. Защитное действие проявляется от посева до созревания. Скорость воздействия - с момента обработки.
Влагообеспеченность и водопотребление сортов картофеля в разных вариантах технологий
Урожай полевых культур в большой степени зависит от режима влагообеспеченности растений [21]. Как справедливо отмечал Х.Г. Тооминг, оптимальность водного режима в посевах является главной предпосылкой для получения высокого урожая близкого к ПУ [136].
Картофель – растение, требовательное к влажности почвы. Потребность во влаге изменяется у картофеля по фазам развития. Критическим периодом по отношению к влаге у картофеля является фаза начала цветения [118, 171, 182]. По данным ряда авторов [44, 90], недостаток влаги в фазу цветения приводит к недобору урожая на 40-50 %. Даже кратковременные засухи в это время снижают урожайность картофеля на 17-23 % [118]. По данным М.К. Каюмова [64], недостаток влаги в период от начала бутонизации до начала цветения, снижает урожайность на 50-60 %, так как в это время растения имеют максимальную площадь листьев.
Нами исследована тепло- и влагообеспеченность картофеля в разные периоды его роста и развития в годы исследований. В результате выявлено, что распределение тепла и влаги в основные периоды роста и развития картофеля в разные годы было неодинаковое (таблица 6). Так, в 2012 году наблюдалось сильное переувлажнение почвы во II, III и V периодах вегетации картофеля, особенно по предшественнику – картофель по экологически безопасной технологии. Наиболее значительное превышение ГТК (в 2 раза) наблюдалось в III периоде – начало бутонизации – начало цветения.
В 2013 г. в I и II периоды вегетации картофеля также отмечалось повышенное увлажнение (ГТК на 0,6 и 0,28 превышал среднемноголетнюю норму), а в III, IV и V периодах растения испытывали дефицит влаги, особенно в IV периоде – максимального роста клубней и во время созревания (V период). ГТК в IV периоде равнялся 0,69, а в V периоде – 0,38. Дефицит влаги отрицательно сказался на урожайности большинства сортов, возделываемых по экологически безопасной технологии по картофельному предшественнику. При размещении по горчице белой на сидерат и при возделывании по интенсивной технологии сорта слабее реагировали на дефицит влаги.
В 2014 г. недостаток влаги наблюдался в IV периоде – максимального роста массы клубней. Однако на фоне хорошей обеспеченности влагой в предыдущие периоды и во время созревания это на оказало отрицательного влияния на урожайность большинства сортов картофеля. Снижение урожая отмечено у среднеспелого сорта Ред Анна при возделывании по интенсивной технологии по горчице на сидерат. По сравнению с предыдущими годами оно составило 3,9 т/га или 9,5 %.
Таким образом, строгое соблюдение технологий возделывания, размещение картофеля по горчице белой на сидерат позволяют снизить риск снижения урожайности при дефиците влаги в отдельные периоды роста и развития растений.
При программировании урожайности и использовании на посадку разных сортов, в том числе зарубежной селекции, требуется уточнить коэффициенты водопотребления картофеля в разные годы.
По данным М.К. Каюмова [64], на формирование 1 ц сухой фитомассы картофель расходует 350-400 ц воды. В зоне достаточного увлажнения при этом возможно получение урожайности картофеля 750-800 ц/га.
Результаты исследований Н.В. Самотаевой [122] показали, что коэффициенты водопотребления зависят от сорта, фона минерального питания и влагообеспеченности картофеля. Так, в среднем за 3 года Кw сорта Удача равнялся 532 мм/ц/га, Луговской – 763, Ласунак – 581 мм/ц/га. Наименьшим он был при самой высокой урожайности и составил по сортам 490, 649 и 381 мм/ц/га. Зависимость Кw от величины урожайности, фона удобрения, подтверждена исследованиями других авторов [66, 71, 150, 151].
Наши определения показали, что годы исследований значительно различались по водному балансу (таблица 7). Наибольшим суммарным водопотреблением отличался 2012 г., когда запас продуктивной влаги в метровом слое почвы до посадки и сумма осадков были значительно больше, чем в другие годы. Общий запас влаги (W) на 200-201 мм был больше, чем в 2013 и 2014 гг.
Нами выявлено, что коэффициенты водопотребления (Кw) зависят как от обеспеченности растений продуктивной влагой, так и от агротехнических факторов – предшественника и технологии возделывания (таблица 8). Повышенная влагообеспеченность в 2012 г. сопровождались увеличением как биологических (биол.), так и товарных (тов.) коэффициентов водопотребления. Исключения составили варианты экологически безопасной технологии по предшественнику картофель в 2013 г., где Кw биол. был несколько выше, чем в 2012 г., в связи со значительным снижением урожайности в этих вариантах технологии. Выявлено также, что зависимость Кw от условий года неодинаково по разным предшественникам. Так, при повторном размещении картофеля по картофелю наименьшими коэффициенты были в более благоприятный 2014 г., а при посадке по горчице белой – в засушливый 2013 г., что объясняется накоплением в этом году более высокого урожая сухой фитомассы благодаря хорошей обеспеченности влагой в I и II периодах развития картофеля и, по видимому, большей водоудерживающей способностью почвы по сидеральному предшественнику [127].
Возделывание по интенсивной технологии снижает биологические коэффициенты водопотребления по обоим предшественникам, что объясняется более экономным расходованием воды растениями на создание единицы урожая.
Коэффициент хозяйственной эффективности фотосинтеза
Урожай сухой фитомассы является показателем общей продуктивности посева (агроценоза) [144]. По нему определяют КПД ФАР [63] различными посевами.
Наши исследования показали (таблица 12), что картофель накапливает высокие урожаи абсолютно-сухой фитомассы – до 100 и более центнеров с гектара. Такие сорта, как Удача, даже в среднем за 3 года при возделывании по ЭБТ и размещении по картофелю накапливает 100,21 ц/га сухой фитомассы. Урожай в 100 ц/га и более накапливали во влажный 2012 г. сорта Гала, Ред Анна, Мерлот. Средний по опыту за 3 года сбор сухой фитомассы составил 64,73 ц/га.
Возделывание по интенсивной технологии повышает урожай сухой фитомассы, в среднем по опыту, по предшественнику картофель на 32,3 %, по горчице на 23,3 %. Посадка по горчице белой увеличивает урожай сухой фитомассы по ЭБТ на 37,8 %, по ИТ на 28,5 %.
Максимальные колебания урожая сухой фитомассы по годам наблюдаются при возделывании картофеля по экологически безопасной технологии: по картофелю – 22,59 ц/га (65,4 % к мин.), по горчице – 28,34 ц/га (54,1 % к мин.).
При размещении по картофелю более низкий урожай формируется в самый засушливый год (2013), особенно по ЭБТ (34,52 ц/га), а при размещении по горчице в умеренно засушливый (2014) год: по ЭБТ – 52,35 ц/га, по ИТ – 62,45 ц/га.
Преимущества по урожаю сухой фитомассы предшественника горчицы белой на сидерат объясняется улучшением влажности почвы за счет ее гумусированности [109], а так же снижением расхода воды на формирование единицы урожая, то есть уменьшением коэффициентов водопотребления, о чем сказано в главе 3.
Более высокий урожай сухой фитомассы, в среднем по вариантам технологии и предшественникам, формирует сорт Удача (79,45 ц/га), у других сортов, кроме Вега и Мерлот, сбор абсолютно сухой фитомассы, в среднем, колеблется от 60,53 (Инара) до 69,77 (Карлена) ц/га.
Таким образом, наиболее существенные колебания в урожайности по годам вызывает разная тепло- и влагообеспеченность картофеля при возделывании его по экологически безопасной технологии по предшественнику картофель, что объясняется недостаточной обеспеченностью растений минеральной пищей, большим, чем при размещении по горчице на сидерат, расходом влаги на формирование единицы урожая.
Размещение по горчице на сидерат позволяет накапливать урожай сухой фитомассы, по разным сортам и в среднем при возделывании по ЭБТ (66,08 ц/га) выше, чем по ИТ с размещением по картофелю (63,42 ц/га).
Чистая продуктивность фотосинтеза (ЧПФ) измеряется количеством сухой органической массы в граммах, которое синтезирует 1 м листовой поверхности за сутки [118]. Она является сложным показателем, который зависит как от агрометеорологических, так и от агротехнических факторов [144]. ЧПФ находится в прямой зависимости от накопления абсолютно сухой фитомассы и в обратной от ФПП [145].
По заключению А.А. Ничипоровича [99] при средней за вегетацию ЧПФ, равной 5 г/м х сутки и более посев «работает» с высокой производительностью.
Наши исследовании показали, что средняя за вегетацию ЧПФ по большинству сортов превышает уровень 5,0 г/м х сутки (таблица 13).
Повышение ФПП в вариантах технологии с размещением картофеля по горчице белой, не сопровождается снижением ЧПФ. Наоборот, в срденем за 3 года отмечается увеличение этого показателя по ЭБТ на 1,53 г/м х сутки, по ИТ на 0,3 г/м х сутки, что еще раз подтверждает большую значимость горчицы белой как предшественника картофеля.
Возделывание по интенсивной технологии в связи с более значительным увеличением ФПП при одновременном росте урожая абсолютно сухой фитомассы приводит к снижению ЧПФ по предшественнику картофель, в среднем, на 0,55 и по горчице белой на 1,81 г/м х сутки.
Из всех сортов более высокой чистой продуктивностью фотосинтеза отличается Гала, у нее в среднем по всем вариантам и за 3 года, ЧПФ составила 7,48 г/м х сутки и была больше, чем у других сортов на 0,53 (Карлена) – 1,89 (Мерлот) г/м х сутки. Биологической особенностью сорта является формирование урожайности не за счет наращивания площади листьев, а за счет более высокой ЧПФ.
Условия года оказали неодинаковое влияние на ход ЧПФ. При размещении картофеля по картофелю у большинства сортов и в среднем по сортам с более высокой ЧПФ «работали» посевы в 2014 г. за счет накопления более высокого урожая сухой фитомассы не при самом меньшем ФПП, что объясняется более высокими температурами в июле, августе (+ 2,1; + 2,2 С к норме) и, как следствие, более высоким радиационным балансом [141]. При размещении по горчице белой на сидерат в холодный и влажный 2012 г. при возделывании по ЭБТ большинство сортов сформировали невысокий ФПП, в связи с этим увеличилась ЧПФ. По интенсивной технологии, также как и по картофелю, ЧПФ наибольшей величины достигла в 2014 г.