Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние и перспективы картофелеводства .15
1.1 Из истории введения картофеля в культуру 15
1.2 Пищевая ценность картофеля 17
1.3 Биологические особенности картофеля 23
1.3.1 Ботаническая характеристика 23
1.3.2 Отношение к температуре 29
1.3.3 Отношение к свету .30
1.3.4 Отношение к почвам 31
1.3.5 Отношение к влаге 34
1.4 Теоретическая оценка проблемы и практика производства картофеля в зоне Северного Прикаспия 36
1.5 Производство картофеля в регионе Северного Прикаспия 41
1.6 Влияние изучаемых режимов увлажнения на водно-физические свойства почвы 43
1.7 Система обработки почвы. Схемы посадки картофеля 46
1.8 Особенности возделывания картофеля при капельном орошении и агротехнологические испытания сортов картофеля 50
2 Эколого-географические условия и методики проведения исследований .55
2.1 Эколого-географические условия Северного Прикаспия 55
2.2 Рельеф и почвы опытного участка 66
2.3 Территориальная и метеорологическая характеристика районов исследований 76
3 Методическая характеристика и условия проведения исследований 79
3.1 Подготовка посадочного материала и сроки посадки .97
4 Сравнительная оценка урожайности и качества клубней сортов картофеля в разных агроклиматических зонах Северного Прикаспия при капельном орошении .107
4.1 Обоснование зависимости уровня урожая картофеля от водопотребления 107
4.2 Формирование поливного режима картофеля .113
4.3 Закономерности формирования морфологических признаков у картофеля различных сортов при капельном орошении .117
4.4 Влияние расчетных доз органических и минеральных удобрений на урожайность картофеля при поливе по бороздам и капельном орошении .121
5 Технологические основы возделывания картофеля в условиях Северного Прикаспия 147
5.1 Результаты агроэкологического изучения раннеспелых сортов картофеля при капельном орошении 147
5.1.1 Агротехника возделывания картофеля при капельном орошении 148
5.2 Влияние орошения, органических и минеральных удобрений на характеристики почвы, урожайность и качество клубней картофеля. 150
5.2.1 Особенности водно-физических и агробиологических свойств почвы в условиях капельного орошения .150
5.2.2 Фотосинтетическая активность картофеля и ее зависимость от режимов увлажнения и используемых удобрений 160
5.3 Энергоинформационная основа феномена «вырождения» картофеля и "Модель сорта" 171
5.3.1 Солнечная радиация и ее влияние на растительный генофонд в условиях капельного орошения 173
5.3.2 Теоретические и экспериментальные основы системно энергоинформационной оценки вырождения картофеля 174
6 Водосберегающая оценка выращивания картофеля при капельном орошении 188
7 Особенности ресурсосберегающей технологии выращивания картофеля 205
7.1 Перечень затрат при выращивании картофеля 206
7.2 Анализ технологических приемов по энергоэффективности и влиянию на окружающую среду .212
8 Агроэнергетическая и экономическая оценка возделывания сортов картофеля в условиях Северного Прикаспия 215
8.1 Агроэнергетическая эффективность выращивания картофеля по трем уровням затрат 217
8.2 Системно-энергетический подход к оценке выращивания картофеля 221
8.3 Агроэнергетическая оценка изучаемых режимов увлажнения и доз удобрений при выращивании картофеля 226
8.4 Экономическая оценка изучаемых режимов увлажнения и доз удобрений при выращивании картофеля 235
Заключение 244
Рекомендации производству .247
Теоретическая и практическая значимость .248
Список литературы 249
Приложения 300
- Ботаническая характеристика
- Подготовка посадочного материала и сроки посадки
- Теоретические и экспериментальные основы системно энергоинформационной оценки вырождения картофеля
- Экономическая оценка изучаемых режимов увлажнения и доз удобрений при выращивании картофеля
Введение к работе
Актуальность исследований. Актуальность исследований подтверждается
необходимостью повышения эффективности производства картофеля,
посредством совершенствования агротехнических приемов и элементов технологии возделывания, внедрения новых сортов, разработки водного режима, с учетом почвенно-климатических особенностей конкретного региона.
В зоне Северного Прикаспия количество выращиваемых сортов картофеля постоянно увеличивается, но при этом нет четкой научно-обоснованной оценки их с учетом региональных климатических условий, типов почв, водного режима и внесения доз органических и минеральных удобрений, сроков посадки картофеля.
Выбор адаптированных сортов, внедрение новых элементов технологии выращивания картофеля при различных видах полива, в том числе прогрессивного капельного орошения, в природно-экологических условиях региона дает возможность повысить экономическую и агроэнергетическую эффективности его возделывания. Несмотря на то, что регион находится в зоне рискованного земледелия, влияющего на получение гарантированного урожая, площади под картофелем, ежегодно растут и в последние годы превышают 14000 гектаров. Валовой сбор в 2017 году превысил 320 тысяч тонн при средней урожайности 24,2 т/га.
Степень разработанности. Научные исследования в данном направлении по Поволжью в разные годы проводились: В.В. Малыченко (1960), И.А. Ткаченко (1992), О.Г. Гиченкова (2000), И.П. Кружилин, А.А. Навитная (1991, 2003), Ю.А. Колосов (2005), Н.К. Дубровин (2006), С.М. Григоров (2006, 2011), Ш.Б. Байрамбеков (2007, 2009), В.В. Коринец (2008), В.М. Жидков (2009), Р.И. Дубин (2009), Д.С. Усков (2009), О.Г. Корнева (2009), Р.А. Филимонов (2009), В.В. Пятибратов (2010), В.М. Иванов (2010), Ю.С. Попова (2010), В.В. Мелихов (2011), А.А. Новиков (2011), М.С. Григоров (2011), Т.В. Мухортова (2011), Н.И. Тихонов (2012), А.Ю. Москвичев (2012), Е.В. Жеряков (2014), С.М. Надежкин (2014), Н.А. Щербакова (2014). Все предыдущие исследования были посвящены особенностям технологий возделывания картофеля в условиях полива дождеванием и реже капельным орошением, в них не была проведена агробиологическая оценка новых перспективных сортов картофеля для производства в подзоне аридной зоны.
Исходя из состояния изученности и важности данной проблемы, основной целью исследований являлось поиск путей повышения эффективности производства картофеля за счет подбора сортов и сроков посадки, разработки водного режима и питания картофеля, совершенствования интегрированной системы защиты растений, научных принципов ресурсосберегающей технологии производства на орошаемых землях, позволяющие получать гарантированно не ниже 40 т/га качественного картофеля в аридных условиях Северного Прикаспия.
Для выполнения поставленной цели были определены и решены следующие задачи:
- установить особенности развития и определить продуктивность и качество сортов картофеля, в зависимости от условий увлажнения и доз внесения
органических и минеральных удобрений при капельном орошении в разных агроклиматических зонах Северного Прикаспия;
- определить и обосновать влияние водного режима и питания картофеля на
рост и формирование урожая, а также взаимозависимость между режимами
увлажнения и уровнем их воздействия на рост и развитие растений картофеля при
различных способах полива (по бороздам и на капельном орошении);
изучить научно-обоснованные рекомендации производству в системе комплексной защиты растений;
дать оценку водосберегающим аспектам в технологии выращивания картофеля, в связи с расчетными дозами органических и минеральных удобрений под планируемую урожайность;
изучить влияние технологических, экологических условий на урожайность сортов и качество клубней картофеля при различных сроках посадки;
выделить адаптивные и высокоурожайные сорта, спроектировать «Модель сорта» картофеля для условий Северного Прикаспия;
- определить влияние режимов увлажнения, доз органических и
минеральных удобрений на структуру и состав почвы на капельном орошении;
- дать агроэнергетическую, водосберегающую, экономическую оценки
вариантов режимов увлажнения при внесении доз органических и минеральных
удобрений.
Научная новизна.
Установлены оптимальные расчетные дозы органических и минеральных удобрений, применительно к вариантам орошения. Впервые выявлены оптимальные режимы увлажнения при возделывании картофеля, для аридной зоны Северного Прикаспия. Обоснованы сроки посадки. Производству подготовлены научно-обоснованные рекомендации по защите растений от болезней, вредителей и сорняков. Даны теоретические и экспериментальные выводы, внесены новые параметры в технологию выращивания картофеля, которые легли в основу предложений производству.
Впервые для почвенно-климатических условий аридной зоны Северного Прикаспия дана агроэкологическая оценка возделывания сортов картофеля при различных сроках посадки и спроектирована «Модель сорта».
Проведены экономическая, агроэнергетическая и водосберегающая оценки эффективности выращивания сортов картофеля при различных режимах увлажнения, способах орошения, вносимых дозах органических и минеральных удобрений.
Теоретическая и практическая значимость. Результаты исследований
позволили усовершенствовать элементы технологического процесса
возделывания картофеля в условиях Северного Прикаспия по подбору сортов, срокам посадки, режимам увлажнения, применению органических и минеральных удобрений.
На основании проведенных полевых и лабораторных исследований разработаны практические указания по использованию конкретных доз органических и минеральных удобрений, режимов увлажнения и способов орошения, обеспечивающих получение планируемой урожайности картофеля при
наибольшей экономической и агроэнергетической эффективности
рассматриваемых вариантов.
Методология и методы исследований. Применяемая методология проводимых исследований была основана на анализе научных публикаций, постановке цели, задач и программы исследований, которые сопровождались закладкой полевых и производственных опытов, учетов и наблюдений, статистической обработке экспериментальных данных и анализе полученных результатов.
Основные положения, выносимые на защиту:
– комплексная оценка влияния органических и минеральных удобрений при капельном орошении на продуктивность и качество сортов картофеля в аридной зоне Северного Прикаспия;
- влияние режимов увлажнения, доз органических и минеральных
удобрений на структуру и состав почвы при возделывании картофеля при
капельном орошении;
– взаимосвязь режимов увлажнения с уровнем питания и их влияние на рост и развитие растений картофеля, формирование планируемой урожайности клубней при различных режимах и способах полива;
– особенности влияния технологических и экологических условий на урожай и качество клубней сортов картофеля при разных сроках посадки при капельном орошении;
- выявлены адаптивные сорта, сформирована «Модель сорта»
применительно к условиям орошения аридной зоны Северного Прикаспия;
- экономическая, агроэнергетическая и влагосберегающая оценки
эффективности сочетания уровней влагообеспеченности с расчетными дозами
минеральных и органических удобрений при различных режимах увлажнения и
способах орошения картофеля.
Степень достоверности и апробации работы. Наиболее важные материалы диссертационной работы были апробированы на Международной научно-практической конференции по пасленовым культурам (2003…2004 гг.), Астрахань; на III научно-практической конференции, Астрахань, 2005 г.; на Международной научно-практической конференции «Мелиорация малых водотоков, нерестилищ, дельты р. Волга и Волго-Ахтубинской поймы», Астрахань, 2007 г.; на Всероссийской научной конференции с международным участием «Методы оценки сельскохозяйственных рисков и технологии смягчения климата в земледелии», Санкт-Петербург, 2011 г.; на Всероссийской научно-практической конференции «Научное обеспечение земледелия СКФО», Ставрополь, 2012 г.; на Международной научно-практической конференции, посвященной 70-летию Победы в Сталинградской битве, 2013 г., ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ, Волгоград.
Публикация результатов исследования. По материалам диссертации опубликовано 68 печатных работ, в том числе 19 работ в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 6 книг и монографий. Общий объем публикаций составляет 108,5 п.л., из них авторских 59,8 п.л., получено 5 патентов на изобретения.
Личное участие автора заключалась в планировании экспериментов, постановке целей и задач исследования, самостоятельном сборе исходных данных, закладке полевых и производственных опытов, анализе, обобщении и научном обосновании полученных результатов, внедрении их в производство, подготовке диссертации, заключения и рекомендаций производству. Долевое участие автора в разработке составляет 85%.
Структура и объем диссертации. Диссертация представлена на 367 страницах компьютерного текста, включает 66 таблиц, 17 рисунков и 22 приложения. Она состоит из введения, 8 глав, заключения с предложениями производству, а также библиографического списка использованной литературы, который включает 534 наименования, в том числе 46 источников иностранных авторов.
Ботаническая характеристика
Картофель относится к семейству пасленовых (Solonaceae Juss), роду (Solanum L.). Это многолетнее, клубненосное, травянистое растение. В культуре возделывается как однолетнее, потому что жизненный цикл его, от момента прорастания клубня и окончания образования и формирования созревших клубней, осуществляется за один цикл вегетации ростками и черенками. Размножение семенами применяется лишь для селекционного процесса. Род Solanum объединяет более 200 клубненосных видов картофеля, но в агротехническом плане выращивают два вида культурного картофеля– S. tuberosum L. и S. andigenum Juz. еt Buk. [252, 257].
Корневая система картофеля, полученного из клубней, мочковатая. Она представляет собой множество корневых волосков отдельных стеблей. Посадка семенами благоприятствует формированию главного корня, который образуется из зачаточного корешка-семени и является продолжением стебля. Корни дают ростковые или первичные (глазковые) основания, которые формируются в начале прорастания клубней. Пристолонные клубни, образуются в течение всего цикла вегетации и определяются группами по 4…, около каждого столона. Столонные корни находятся непосредственно на столонах.
Проведенные опыты А.Г. Лорх [285,286] доказали, что столонные корни имеют небольшую длину, незначительное ветвление и принимают активное участие в питании клубней и целого растения. По Клазенеру (1929) и Бме (1926), основная половина корневой системы располагается в пахотном слое, от 24 до 40 % проникают до 0,4…0,6 м, а отдельные корни уходят на глубину до 1,7…2,1 м. Корни картофеля расходится в стороны на 0,7 м. По Бме, 39 % всех корней расходится в стороны на 0,5 м, и только 2,1 % на 1,1…1,2 м и выше. Распространение корневой системы в ширину определяется скороспелостью сорта. В основном, у раннеспелых сортов корневая система менее уходит в стороны, чем у позднеспелых сортов. Суточный прирост корневой системы в длину, по материалам Остермана, составляет 0,04…0,05 м.
Клубень картофеля – это утолщенное основание подземного побега (столома), который является хранилищем питательных веществ.
На образование корневой массы, в большей степени, влияет увлажненность почвы, обеспечение е воздухом, сосредоточение в ней элементов минерального питания, а также сроки созревания сортов картофеля: у средних и среднепоздних сортов корневая система наиболее мощная, чем у раннеспелых. Клубень – это место хранения запасных питательных веществ, и представляет собой утолщенный и укороченный стебель. Место, где прикрепляется клубень к столону, носит название основанием, противоположное – вершиной. В раннем возрасте на клубнях формируются мелкие чешуйчатые листочки, в которых не содержится хлорофилл. В основаниях чешуйчатых листочков формируются покоящиеся почки, образующие глазки. Почка клубня несет конус нарастания с зачатками листьев, зачатки корешков и пазушные почки. На всех глазках клубня формируется 4…5 почек. Из них, при прорастании, трогается в рост только одна, все остальные прорастают только в случае обламывания ростков. Глазки вершины клубня наиболее жизнеспособны и прорастают определенным образом раньше. В зависимости от сорта или гибрида, ростки, которые были проращены на свету, приобретают разную окраску: сине-фиолетовую, зеленую или красно фиолетовую. Глазки на клубне, как правило, располагаются спиралевидно: на верхней части более сближено, чем в средней и у основания. В ростовых почках находятся в глазках. У возделываемых сортов картофеля отмечается мелкое заложение почек. В зависимости от гибрида или сорта, клубни довольно существенно отличаются по форме – от округлой до удлиненно-овальной. Цвет мякоти клубня, обычно, белый, желтый или кремовый, а кожуры – светлый розовый, фиолетовый, красный или охристый. Во время роста клубень приобретает быстро стирающийся эпидермис, который на момент созревания, заменяется на пробковую кору с чечевичками для газообмена [210].
Для улучшения дыхания клубня имеются маленькие чечевички, которые выглядят как микроскопические щели, в виде небольших темноватых пятен на кожуре. Сквозь них в клубень поступает кислород, выделяются водяные пары и углекислый газ. Молодой клубень сверху прикрывается эпидермисом, но по мере роста и развития растения он приобретает плотное сложение, не пропускающее воздух покровной тканью. Верхний слой перидермы пробковеет и образует кожуру клубня, которая тем толще, чем длиннее период вегетации. По цвету и форме клубней сорта картофеля существенным образом отличаются друг от друга. Форма клубней определяется соотношением его толщины к ширине, длины к ширине. В зависимости от этого, различают клубни круглые, удлиненно-овальные, округло-овальные, длинные, плоские, овальные и другие.
Классифицируют следующие основные типы окрасок клубней: красные (с оттенками от светло-розового до интенсивно-красного и сине-фиолетового), белые (с различным проявлением желтизны).
Корни образуются только под зелеными стеблями, т.е. столонами. Большая часть корней (65…87%) находится в пахотном горизонте, в диаметре 0,5 метра около растения. Небольшая часть корней растения углубляется в почву до двух метров глубины. Растения, которые растут во влажных регионах, образуют корни в верхних горизонтах почвы и при засухе больше всего страдают от недостатка воды. Позднеспелые сорта образуют мощную и глубоко проникающую массу корней, чем раннеспелые. Между корневой системой, ее углубления в почву и весом ботвы присутствует положительная корреляция [210].
Мякоть клубня картофеля обычно белая, но бывает желтоватой, и только у отдельных сортов она имеет красную или сине-фиолетовая. Содержание клубней: вода – 75%, крахмал – 20,38, сахар – 0,3, жир – 0,16, сырой протеин – 2,1, клетчатка – 1,3 и зола – 1,4%.
Верхняя часть стебля ребристая, травянистая, трех или четырехгранная, вначале прямостоячая, затем развалистая. Из клубня, главным образом, образуются 4…6 стеблей, которые легко ветвятся как под землей, так и над ней.
Окраска стеблей картофеля зелная, но у некоторых сортов она окрашивается антоцианом, который окрашивает стебли в красно-бурый цвет. На формирования окраски влияют: увлажнение почвы, масса посадочных клубней, освещенность, минеральные удобрения и другие условия. Стебель картофеля, в основной части, прямостоячий, реже отклоняется в сторону, высотой 0,5…1,6 м. Альсмик П.И. разделял сорта на 2 большие группы: ветвящиеся у основания стеблей (позднеспелые) и не ветвящиеся снизу (раннеспелые).
Уайтхед Т., Финдлей У. (1955) выделяли 2 типа ветвления: первое – у основания стебля, второе – в средней части. Первый характерен для сортов с раскидистым кустом, второй – с высоким прямостоячим кустом.
Стебли картофеля по форме куста подразделяются на: ребристые, 3- или 4 - гранные, которым в различной степени присуще опушение. В местах присоединения граней к ребрам стеблей, иногда образуются наросты зелной ткани, которые являются главным сортовым признаком.
Штамбовый куст растения картофеля состоит из 5, реже 9 стеблей. Количество стеблей в кусте существенно изменяется и определяется сортом, весом посадочных клубней и числом, проросших на них почек. Растения, которые образуются из крупных клубней, формируют большее количество стеблей, чем растения, которые были получены из небольших размеров клубней, количество стеблей в кусте влияет на величину урожайности клубней. В подземной зоне стебля, из пазушных почек, образуются побеги-столоны, на окончаниях которых имеются утолщения или клубни. Толщина столонов обычно меньше, чем стеблей. Столоны могут быть разной длины, у ранних сортов они меньше, среднеспелых и позднеспелых – длиннее.
Листья на стебле чередуются спиралевидно. Верхний ярус из них более или менее простые, потом, в течение вегетационного периода, они становятся непарноперистыми, с располагающимися супротивными большими долями. В зависимости от количества стеблей, их ветвления, длины междоузлий и места прикрепления листьев на стебле, подразделяются на два типа сортов: листовой – все листья находятся на верхушке стеблей, и стеблевой – они располагаются по всему стеблю. Им присуще переходные формы. Хотя тип облиствления определен для каждого сорта, но на него могут оказывать влияние и условия произрастания. Обычно стеблевой тип бывает более урожайный, чем листовой [210]. Листья картофеля, которые образуются при прорастании клубней, бывают цельно крайние, простые. Но в ходе роста растения, образуются прерывисто-непарно перисторассечнные формы листа. Каждый такой лист имеет 4…5 пар боковых частей, которые размещаются один против другого, промежуточной части между ними и конечной части. Наличие опушенности листьев – очень слабое. Дольки делятся на серии: первую, вторую, третью и четвртую, конечную. Для сортового отличия, более значимы дольки первой и второй серий.
Строение и степень рассечнности листьев – основные сортовые особенности. В зависимости от количества и места нахождения долек в сериях, различают низкую и сильную рассечнность листа. При наличии больших промежутков между дольками и долями, лист определяется как редко дольным, при узких – плотным или густо дольным. С противоположной стороны листа есть сеть жилок, окраска которых зачастую сочетается с окраской клубней.
Черешок, стержень и жилки долей у листа некоторых сортов окрашиваются в красно-бурый или красно-фиолетовый цвета.
Листья картофеля располагаются на стеблях спиралевидно. В местах отделения их от стебля находятся прилистники. В листьях, по ходу прохождения этапов фотосинтеза, в основном, образовывается крахмал, сахар и белки.
Подготовка посадочного материала и сроки посадки
В Госреестр сортов и селекционных достижений Российской Федерации в 2014 году включены 382 сорта картофеля отечественной и иностранной селекции, в том числе 11 сортов картофеля, районированных в восьмой зоне (Приложение 2, 3).
Основные задачи при выращивании картофеля: выбор необходимого сорта и высокое качество посадочного материала. К сожалению, в Северном Прикаспии, более половины площадей картофеля засаживаются непроверенными и некачественными клубнями, что приводит не только к снижению урожая, но и является источником различных видов болезней, в том числе вирусных. Для получения высокой и стабильной урожайности картофеля особое значение имеет качественные показатели посадочного материала и подготовительный период к посадке. На посадку следует брать неповрежденные, здоровые, типичные и хорошо сформированные для каждого сорта клубни, которые перед посадкой проращиваются.
В связи с бесконтрольностью при обороте посадочного материала, на территории региона Северного Прикаспия обнаружены очаги картофельной нематоды, а также карантинного вредителя - картофельной моли.
Проращивание клубней проводилось в течение 25…30 суток, при температуре +12…+15оС, в хорошо осветленных и вентилируемых помещениях. Возможно проращивание и в теплых неосвещенных помещениях, но при этом продолжительность сокращают до 15…17 суток.
Для получения раннего урожая картофель проращивали во влажной среде. При таком способе выращивания на клубнях образовывались не только ростки, но и корни. В итоге всходы, от таких клубней появлялись быстрее, чем при световом проращивании. В качестве влажной среды использовали перегной, навоз, опилки, мякину, рисовую шелуху и др. Оптимальная влажность среды – 70…85% полной влагоемкости материала. Температура среды должна быть не ниже +12…+15оС и не выше +25оС.
Картофель культура пластичная, но при температуре почвы +24…+25С замедляется процесс клубнеобразования, а при температуре свыше +25С, в зависимости от сорта, клубнеобразование прекращается, поэтому, при выращивание картофеля в зоне Северного Прикаспия необходимо учитывать климатические особенности региона.
Были проанализированы среднесуточные температуры за вегетационный период 2008…2013 гг. и выявлены сроки наиболее вероятного превышения среднесуточных температур свыше +250С.
Из представленных данных графика видно, что зона превышения температурного режима воздуха свыше +250С, за период 2008…2013 г.г. по региону Северного Прикаспия, наиболее вероятна в период с 12 июня по 10 августа. Это означает, что в данный период посадки картофеля не должны находиться в фазе бутонизации и цветения.
Это возможно, если высаживать картофель, в заранее подготовленную землю раннеспелыми сортами, качественными, проверенными, районированными и пророщенными клубнями, в третьей декаде марте – в первой декаде апреля. Летние посадки картофеля производить также ранними или среднеранними сортами, качественными клубнями, в конце июне – начале июля на глубину 0,08…0,10 м.
В аномальном по температурному режиму 2010 года (африканская жара), когда среднесуточная температура свыше +25С установилась с III декады мая и продолжилась до середины августа, достигая в отдельные дни +29,4С, цветение и клубнеобразование картофеля продлилось, у отдельных сортов, на 25…30 суток.
Клубни картофеля, которые прошли период покоя и были высажены в почву, начинали прорастать при температуре не ниже +5С. Однако, при таких условиях прорастание шло медленнее, корни образовывались слабо, а клубни легко поражались болезнями. Отсюда следует, что активно начинали прорастать высаженные клубни, когда температура почвы, на глубине их заделки, достигала +7…+8оС. При дальнейшем ходе повышения температурного режима этот процесс усиливался. Кроме того, очень важно было проведение посадки так, чтобы образовавшиеся всходы не повреждались поздними весенними заморозками.
При производстве раннего картофеля необходимо помнить, что для нормального появления всходов, необходима сумма эффективных среднесуточных температур – 243…316С. А для полного развития растений картофеля, требуется сумма температур, превышающих +10С, для ранних сортов в количестве 1000…1200С, для среднеранних – 1100…1400С.
Биологической характеристикой картофеля является большая длительность времени от посадки до образования всходов. Это связано с аридными условиями выращивания картофеля.
При интенсивном ведении картофелеводства в условиях орошения мощная ботва картофельного растения служит основой получения высокой урожайности картофеля.
В целях сохранения и получения урожая сельхозтоваропроизводителями проводились агротехнологические мероприятия по поддержанию и развитию надземной вегетативной массы, в сочетании с частыми увлажняющими поливами, целью снижения температуры почвы. В связи с жестким тепловым режимом, в 2010 году, урожайность и валовой сбор картофеля снизились, что подтверждает зависимость клубнеобразование картофеля от температурного фактора.
Уход за посевами картофеля был направлен, прежде всего, на обеспечение благоприятного воздушного режима почвы и комплексную защиту посадок от сорняков, вредителей и болезней. В качестве первого, после посадки клубней, мероприятия по уходу за ними, особенно, если почва сильно уплотнена, являлось рыхление борозд на глубину 0,10 метра. К уходу за посадками приступали через 5…6 суток после посадки, так как почва быстро уплотнялась и зарастала сорняками. Всходы раннего картофеля появлялись, обычно, через 20…24 суток. В тоже время, всходы многих видов сорных растений появлялись значительно раньше. Сорняки быстрее росли, потребляли много влаги и питательных веществ, отнимая их у картофеля. Следовательно, начиная от посадки и до уборки клубней, следует поддерживать поле раннеспелого картофеля в чистом от сорной растительности и рыхлом состоянии. Во взрыхленную почву поступает лучше воздух, который требовался для прорастания маточных клубней, корням и столонам растений. Такая почва весной быстро прогревается, в ней лучше развивалась полезная почвенная микрофлора, и больше накапливалось легкоусвояемых для растений элементов питания.
Рыхление междурядий и уничтожение вегетирующих сорных растений в рядке, осуществляли переоборудованными прополочными рядовыми боронами КРН –3,6 с постановкой зубьев по всему профилю гребня. Получение рыхлой структуры в гребнях, способствовало использование на первом до всходовом уходе фрезерного культиватора ФПУ-4,2, снабженного приспособлением для проведения обработок гребневых посадок картофельных плантаций.
До всходовый период весенней посадки картофеля составлял 18…20 суток. Проведение своевременной организации ухода за посадками картофеля, в это время, влияло на величину урожая. Для до всходовых рыхлений использовали культиваторы КОН-2,8 и КРН -4,2. Первую междурядную обработку осуществляли через 6…7 суток, сразу после посадки на глубину 0,14…0,16 м. Вторую – через 10…11 суток, по окончанию первой, на глубину 0,10…0,12 м. В составе рабочих органов шлейфа бритвы заменяли долотами. Это дало хорошие результаты и его моно быть рекомендовать как опыт применения окучивающих рабочих органов при производстве картофеля в опытном хозяйстве ФГБНУ ПНИИАЗ.
Теоретические и экспериментальные основы системно энергоинформационной оценки вырождения картофеля
В понятие термин «вырождение» семян вкладывали снижение их сортовых и посевных величин в зонах интродукции сорта, по сравнению с местом начального их производства. Другими словами, вследствие особенностей онтогенетической «памяти» семян, даже высокоурожайные посевы, могут давать семена с посредственными и, даже, плохими показателями качества. Этим, собственно, и объясняются частые неудачи использования семян с высокоурожайных массивов, а также необходимость выбора наиболее благоприятных агроэкологических зон семеноводства, позволяющих получать не только высокий товарный урожай, но и семена с высокими сортовыми и посевными характеристиками.
Но в тоже время, вопросы «вырождения» сортов, а также сортооб-новления, понимаемого как биологически и экономически обоснованной периодической замене массовых репродукций высшими (элитой), особенно с учетом современных знаний о механизмах генетической изменчивости растений, заслуживает более тщательного рассмотрения. Это тем более важно, что какими бы ни были темпы сортосмены, качество семян, оказывается решающим фактором их агрономической и рыночной ценности [310, 318, 325].
Основные причины «вырождения» или «ухудшения» (деградации) сортов, могут носить вполне реальный характер, из-за механического смешивания семян или межсортового скрещивания в период вегетации, мутаций, потери полевой устойчивости к патогенам и т.д. Хотя сорт, иногда, и называют «самовоспроизводящейся», дискретной биологической системой, способной длительное время сохранять свои наследственные признаки и свойства, в действительности же, это, как правило, достаточно стабильная динамичная система сходных по основным морфобиологическим и хозяйственным свойствам растений.
Энергетические изменения, которые происходят в природе – это область эксперимента, охватываемые концепциями и понятиями термодинамики, включая как классическую термодинамику, в использовании к макромиру, так и статическую термодинамику в применении к миру элементарных частиц, молекул и атомов. Принципы классической термодинамики свойственны всем материальным системам макромира.
Известно, что каждый цикл в жизни растений сопровождается превращением энергии, и знание термодинамики требуется для развития многих отраслей науки, в том числе и экологии.
На основании 2 закона термодинамики, непрерывный поток солнечной инсоляции имеет специфичность – этот цикл связан с рассеиванием и накоплением энергии.
Жученко А.А. [166, 167] выделял, что генетико-экологические особенности адаптивной системы селекционного процесса растений был заложен Форд Тигерштедт.
Вавилов Н.И. предложил принципы эколого-географических законов растительных ресурсов. В 1984 г., в материалах АН СССР, Драгавцев В.А. издал эколого-генетическую модель получения количественных свойств. В конце ХХ века, им же. был создан отдел экологической генетики в ведущем институте России – Всероссийском институте растениеводства имени Н.И. Вавилова.
Добруцкая Е.Г. и Пивоваров В.Ф., в работе «Экологические основы селекции и семеноводства овощных культур», отмечали, что совместно со стрессовым воздействием на растения определенных условий (температуры, вода и т.д.), увеличивается отрицательное воздействие человеческого фактора.
В научных публикациях, которые посвящены экологии растений, накоплен огромный материал [317, 414]. Однако количественный анализ растительного генофонда, по направлению экологии, представляет собой определнную сознательную трудность: культуры не влияют отрицательно на экологию. Изучение принципов, формируемых растительным генофондом в агроэкологии, имеет как теоретическую, так практическую значимость. При этом количественный результат растительного генофонда, по направлению экологии, представляет определенную методологическую трудность.
Общеизвестно что, в природопользовании действует правило одного процента: изменение энергии природной среды в пределах 0,8%, выводит природную систему из состояния равновесия. С другой стороны, увеличение затрат энергии улучшает условия жизни человека. Это важное жизненное противоречие. И сразу возникают вопросы. Как улучшить условия жизни не переступив «правило» одного процента, т.е. не нарушив экологию природопользования.
Многие исследователи выделяли, что этапы поступления, переноса и трансформации энергии в почве и в отдельных ее компонентах, в последнее время, все больше привлекают внимание ученых.
По выражению Эйнштейна А., это единственная физическая теория универсального значения, которая, в пределах применимости своих основных концепций.
Ковда В.А. отмечал, что основные законы термодинамики полностью приемлемы и к почвам, которые представляют собой определенные термодинамические системы.
Академик Моисеев Н.Н [311] писал, что человечество стоит перед потребностью пересмотра самых глубинных основ своего мировоззрения, понимания своего места в природе, своего взаимодействия с окружающими, пересмотра своей цивилизованной парадигмы. В XX веке, в науке, не просто познали множество новых законов, а с ними пришло новое понимание природопользования.
Основополагающе воздействие солнечной радиации способствует мощному экологическому развитию растительности, являясь одним из основных факторов развития энергетики растений и формирования ее эволюционных энергогенных механизмов (конкуренции, биотических подавлений, благоприятных взаимодействий и подбора); жестким же вызывает нарушение биохимических и наследственных процессов, порождает генные мутации, обусловливает адаптированное экологическое и эволюционное формообразование, представляя фактор подавляющего и ресурсо недостаточного, избирательного или общелиминирующего отборов.
Разные аспекты взаимосвязи экологического состояния окружающей среды и растительного генофонда, являются предметом понимания нового направления на стыке науки.
Таким образом, солнечная радиация, в жизни растительного генофонда, имеет следующее влияние: активизирующую, управленческую и формирующую роль.
Причина гетерозиса, несмотря на огромные масштабы его использования в практике, считается многими учеными далеко не выясненной до конца. В нашей стране и за рубежом изучается гетерозис или гибридная мощность растений, и используются гибриды в сельскохозяйственном производстве.
В литературе имеются противоречивые данные по гетерозису. Многие ученые доказывают, что наилучшие результаты получаются от скрещивания биологически различающихся сортов или выращенных в разных условиях. В то же время, Голландским институтом растениеводства сообщается, что при скрещивании голландских сортов с сортами из стран с более теплым климатом, не было получено положительных результатов. Правда, в данном случае не знаем, какие пары скрещивались, ведь далеко не все гибриды обладают гибридной силой. Разные мнения имеются и по другим вопросам гетерозиса.
Несмотря на длительный период изучения гетерозиса и достигнутые значительные практические результаты, многие теоретические вопросы остаются и до настоящего времени невыясненными. К тому же, современный уровень знаний о механизме гетерозиса свидетельствует о том, что единичный фактор не может являться универсальной причиной возникновения гибридной силы.
Не случайно, многими исследованиями подчеркивалось исключительное значение агроэнергетического фактора – солнечной радиации для объекта исследования.
Эти теоретические основы хорошо согласуются с приведенными ниже данными, полученными при экологическом испытании и сортоизучении картофеля, в условиях Северного Прикаспия. В условиях капельного орошения высаживались ранние и среднеранние сорта (элита) в 2010…2013 г.г. Кроме учета урожайности, был приведен полный структурный анализ урожайных данных (таблица 41).
Экономическая оценка изучаемых режимов увлажнения и доз удобрений при выращивании картофеля
Все более широкое распространение в условиях рыночных отношений находит приоритетность использования экономически целесообразных технологий, позволяющих получать высокий уровень и стабильность производства культур.
Главный путь стабильной ситуации сельскохозяйственного производства – необходимый динамизм в увеличении урожайности, как отмечал И.П.Кружилин [268, 269], это развитие комплексной мелиорации на основе орошения. Около 80% сельскохозяйственных площадей, почти столько же пашни в стране, находятся в зонах неустойчивого и недостаточного увлажнения, с часто повторяющимися засухами и суховеями. Широкий спектр урожайности сельскохозяйственных растений, недостаточно высокая целесообразность орошаемых плантаций, которые характеризуются формированием урожаев ниже проектных, определяются недооценкой комплексного применения регулируемых условий роста и развития растений. Использование орошения, которое становится базовым средством для осуществления генетического потенциала урожайности культур, должно использоваться во взаимосвязи с другими методами интенсификации сельского хозяйства.
В аридной зоне Северного Прикаспия мелиорированные почвы на значительных участках, из-за неполадок оросительных систем и водозаборных сооружений, плохой организации проведения поливов, бессистемного осуществления технологических операций, нарушений технологии использования оросительных сетей - малопродуктивны и используются не с надлежащим экономическим эффектом.
Следовательно, требуется планомерное проведение всего комплекса операций по мелиоративной обустроенности луговых площадей и старопахотных земель. Орошение в этом случае является более эффективным мелиоративным способом в аридной зоне, которое повышает продуктивность угодий в 4…6 раз и более.
При освоении программированных урожаев, увеличивается уровень капитальных затрат на образование более усовершенных, в техническом отношении, оросительных систем. В суммарный показатель капитальных вложений включается перечень энергозатрат на проектно-изыскательские и другие дополнительные мероприятия, связанные со строительством оросительных сетей, капитальными неинвентарными вложениями, как на планировку, промывку засоленных почв, так и существенное улучшение пастбищ и лугов, проведение культурно-технологических приемов, а также совокупные экономические затраты на охрану внешней среды. При расчете окупаемости строительства оросительных сетей, необходимо учитывать совокупные затраты на строительство насосных станций, увеличение площадей складских помещений, приобретение и сборка оросительной техники и иных сооружений, которые причисляются к основным фондам.
С внедрением интенсивных технологий, повышаются текущие агротехнические затраты, за счет улучшения режима увлажнения, использования наиболее высокого уровня минерального питания и осуществления технологических операций по уходу за посадками и уборке дополнительного урожая. Структура текущих и капитальных затрат, в какой-то мере зависит от зональных особенностей, целесообразности анализа при строительстве оросительных систем, специфики регулирования солевого и водного режимов почвы, порога грунтовых подземных вод, состоянию аридности климата и характера складывающихся метеорологических условий, которые обусловливают число и распределение поливов, величину поливной и оросительной норм [337, 338].
Важное значение приобретает, для увеличения эффективности орошения, правильный выбор сельскохозяйственных растений, в структуре посевных площадей и севооборотах. Обладая разной отзывчивостью на капельное орошение и отличаясь стоимостными величинами, они обеспечивают неравный по объему сбор дополнительного урожая и разную ее стоимость, этим самым, в существенных пределах меняется окупаемость капитальных и текущих затрат на ее производство.
Одним из необходимых условий эффективного осуществления агротехнических приемов системы орошаемого земледелия, для программирования и организации выращивании продукции растениеводства, является разработка технологических карт. Они способствуют постоянно контролировать и лучше выявлять резервы увеличения производительности труда и понижения себестоимости продукции.
Технологические карты рекомендуют осуществление сельскохозяйственных операций с целью увеличения целесообразности эксплуатации машинотракторного парка и иных материально-денежных ресурсов.
С целью оценки экономической обоснованности режимов увлажнения и доз вносимых сапропелевых удобрений местного производства, при выращивании раннеспелого картофеля, были выполнены технологические карты по выращиванию картофеля, проведения уборки урожая, разным режимам увлажнения, по применению различных доз органических удобрений местного производства (полуперепревшего навоза и сапропеля), включая их погрузку, доставку и внесение.
Общеизвестно, что органические удобрения являются хорошей основой питания корней картофеля в течение вегетационного периода. Поэтому рост урожайности культуры, оправдывают вспомогательные затраты на применение удобрений, которые сопровождаются улучшением экономических значений. Плановое применение органических удобрений, для высокой точности дозировок, осуществлялось вручную. Так были измерены прямые экономические затраты, как на производственные агротехнические мероприятия, так и на исследуемые варианты опыта. Нормативные показатели выработки и нормативы на материальные затраты были взяты из действующих справочников в производственных условиях сельскохозяйственных предприятий данной зоны.
Себестоимость вспомогательного урожая складывалась: из экономических затрат на уборку, транспортировку, доработку и его продажу, а также на текущие прямые затраты, на использование оросительных систем, которые включали постоянные затраты на амортизацию оросительных систем и водозаборных сооружений, насосно-силового оборудования, оросительной техники, издержки на технический уход и текущий ремонт, а также переменные затраты на оплату труда и накладные расходы.
При изучении вариантов хозяйственной оценки орошения и тех или иных его режимов, расчет проводили по текущим складывающимся ценам, учитывались капитальные затраты на внутрихозяйственную систему сооружения, а также освоение сельскохозяйственных земель.
Значительный удельный объем в структуре затрат отводился издержкам на посадочный материал, горюче-смазочные материалы, удобрения и поливы. Довольно высокие затраты на оплату труда были связаны с практикующимся в хозяйствах дополнительным выбором клубней вручную.
Усовершенствование технологии уборки, с полным исключением ручного труда, уменьшение затрат на посадочный материал, за счет собственного производства, разработка энергосберегающих технологий увлажнения и выращивания – главные пути дальнейшего увеличения экономической целесообразности выращивания картофеля. Основным условием, которое оказывает значительное воздействие на уменьшение всех составных звеньев структуры затрат, становится высокая урожайность картофеля, которая возможна при применении орошения, в сочетании с другими условиями интенсификации, на основе общей высокой культуры земледелия.
Обоснованность производства картофеля, в аридных регионах, направлялась на достижение основной цели – получать с орошаемых плантаций наибольшего количества экологически чистой безопасной продукции с высоким качеством при наименьших затратах труда и средств. Такие, наиболее основные значения экономической оценки возделывания картофеля, на поливных площадях, как затраты на возделывание, урожайность, стоимость произведенной продукции, ее себестоимость, чистый доход и рентабельность выращивания, представлены в таблице 64.