Агрономическая оценка эффективности применения удобрений при выращивании картофеля в условиях Алтайского края

Введение. Многие выдающиеся деятели науки, такие как основоположник учения об иммунитете растений к инфекционным заболеваниям академик Вавилов Н.И [1], основоположник советской научной школы в агрономической химии академик Прянишников Д.Н. [2], один из первых селекционеров и испытателей сортов в СССР доктор сельскохозяйственных наук Лорх А.Г. [3-4] занимались вопросами происхождения, селекции и возделывания картофеля.

Доктрина продовольственной безопасности Российской Федерации, утвержденная 21 января 2020 года, предусматривает обеспечение продовольственной независимости страны и устанавливает необходимый для этого уровень самообеспечения картофелем не менее 95% [5].

Поэтому в условиях современных вызовов национальной безопасности России возникает необходимость совершенствования технологий возделывания такой значимой для населения продовольственной культуры, как картофель, в том числе обоснование видов и способов внесения гранулированных и жидких удобрений с микроэлементами, а также формирования зональных техникотехнологических комплексов машин, обеспечивающих лучшие техникоэкономические показатели в эксплуатации.

В настоящее время на полях Алтайского края используется множество образцов новой сельскохозяйственной техники зарубежного и отечественного производства, позволяющих вносить жидкие и гранулированные минеральные удобрения при посеве. Однако, ввиду ограниченных возможностей сельхозпроизводителей, приобретение техники ведется хаотично, без технологического обоснования ее эффективности применения в различных почвенно-климатических условиях.

В 2021 г. рамках хоздоговорной работы в ФГБОУ ВО Алтайский ГАУ по теме «Агрономическая и экономическая оценка эффективности применения удобрений на картофеле в условиях Алтайского края» [6] были заложены опытные делянки в фермерском хозяйстве «Зиновьев Е.Н.» Первомайского района Алтайского края. В соответствии с рекомендациями [7-9] осуществлялись планирование полевых опытов, методика их проведения и статистический анализ. Анализ применяемых вариантов технологий возделывания картофеля позволили выявить влияние на урожай и его качество отдельных природноклиматических и технологических факторов.

Целью исследования являлось повышение эффективности применения листовых подкормок при возделывании картофеля в Алтайском крае РФ.

В связи с этим были выполнена закладка полевых опытов с различными вариантами подкормок удобрениями. Затем были проведены исследования влияния подкормок на режим влажности почвы, развитие растений картофеля, формирование урожая и его качества.

Условия и методы исследования . Объектом исследования являлись показатели качества посадки картофеля, водного режима почвы, структуры урожая и качества клубней по сравниваемым вариантам внесения удобрений на опытных участках фермерского хозяйства «Зиновьев Е.Н.»

Опытные делянки закладывались 18.05.2021 г. на поле с типом почв чернозем выщелоченный обыкновенный общей площадью 95 га. Предшественником являлась яровая пшеница. Осенняя обработка почвы на поле проводилась дискатором 2 раза. Весной было произведено дискование, глубокая культивация, фрезерование, нарезка борозд и посадка.

При посадке использовался посевной машинно-тракторный агрегат, состоящий из трактора МТЗ-82 и картофелесажалка полунавесная четырехрядная Л-207, дающая расстояние между клубнями 34 см и междурядье в 75,0 см. Одновременно проводилась химическая обработка фунгицидом «Максим» в дозе 0,83 л/га и инсектицидом «Монарх» в дозе 100 г/га. (рисунок 1).

а)                                          б)

Рисунок 1 - Посадочный агрегат: а) загрузка посевного материала б) посадка картофеля в фермерском хозяйстве «Зиновьев Е.Н.» Первомайского района

Алтайского края

Используемая для посадки культура - картофель сорта «Розара» немецкой селекции, зарегистрированный Госреестром в 1996 году. Сорт раннеспелый столовый, высоко урожайный, с отличными вкусовыми качествами, устойчив к неблагоприятным погодным условиям и болезням. Полураскидистой формы куст высотой более 50 см имеет толстые стебли и красно-фиолетовые венчики цветов. С одного куста можно получить в среднем 20-30 клубней относительно небольшого размера.

Перед закладкой деляночного опыта на поле было проведен отбор смешанного почвенного образца (в пяти повторностях) на анализ агрохимических показателей: аммонийный азот, нитратный азот, подвижный фосфор и обменный калий. Схема полевого опыты с разбивкой на делянки для 4 вариантов удобрений в 1 кратной повторности, площадью по 2,0 га каждая, приведена в таблице 1.

В весенний период на опытных полях определялась влажность почвы по слоям (с интервалом 10 см) до одного метра и запасы влаги в метровом слое прибором НН-2 в пятикратной повторности на каждой делянке (рисунок 2, а).

Таблица 1 – Схема деляночного опыта на 4 делянки по 2 га (S=8 га)

Вариант опыта	Вид удобрения и нормы, кг/га
	NPK	N 34,4	Листовые подкормки
1	16-16-16 400кг/га*	Аммиачная селитра 100кг/га*	–
2	16-16-16 400 кг/га	Аммиачная селитра 100кг/га	1.Всходы 5-15 см (совместно с ХСЗР): 18-18-18 (2 кг/га) 2.Ботва 15-30 см (совместно с СЗР): 18-18-18 (2 кг/га) 3.Бутонизация (совместно с СЗР): 13-40-13 (2 кг/га) 4.За 3-4 недели до уборки (совместно с СЗР):6-14-35 (2 кг/га)
3	14-14-23 400 кг/га	Аммиачная селитра 100 кг/га	–
4	14-14-23 400 кг/га	Аммиачная селитра 100кг/га	1.    Всходы 5-15 см (совместно с ХСЗР):18-18-18 (2 кг/га); 2.    Ботва 15-30 см (совместно с СЗР):18-18-18 (2 кг/га) 3.    Бутонизация (совместно с СЗР):13-40-13 (2 кг/га) 4.    За 3-4 недели до уборки (совместно с СЗР):6-14-35 (2 кг/га)

При появлении всходов на делянках определялась влажность почвы по слоям до 1 метра, глубина заделки клубней, количество всходов по рядкам посадки, высота растений, а также активность фотосинтеза растений N-тестером (рисунок 2, б), а масса клубней определялась на весах ВМ 313 (рисунок 2, в).

а)                             б)                              в)

Рисунок 2 – Используемые приборы: а) влагомер почвы НН2 Delta-T Devices; б)

N-тестер для листовой диагностики растений; в) электронные весы ВМ 313

На период уборки проводился отбор проб урожая по делянкам, определялась влажность почвы по слоям, запасов влаги в метровом слое, высота растений и оценивались элементы структуры урожая: количество клубней в кусте, масса клубней в кусте, масса 1 клубня, продовольственные качества.

Расстояние между клубнями при посадке, высота растений в период вегетации определялись в 10-кратной повторности. Отбор проб биологического урожая осуществлялся также в 10-ти кратной по каждому варианту опытов. Полученная информация обрабатывалась на компьютере с целью определения статистик замеряемых показателей и установления регрессионных зависимостей.

Климатические условия проведения опытов. Фермерское хозяйство «Зиновьев Е.Н.» Первомайского района Алтайского края расположено в 30 км от ближайшей метеостанции (г. Барнаул) и в 2021 г. распределение осадков и температур оценивались по данным этой метеостанции. За май – август месяцы количество осадков в условиях года было ниже среднего многолетнего на 47 мм

(22,7 %), а средняя температура выше на 0,6 °С. (3,5%). В мае, июле и августе выпало осадков всего 40-54 % от нормы, то в июне – 185 %. Наибольшее отклонение температуры от многолетней наблюдали в мае месяце (129 % от нормы), а минимальное – в июле (101% от нормы).

По состоянию на 8 мая были рассчитано распределение влажности почвы и запасов влаги по слоям до 1 м на опытном поле. Влажность почвы по слоям на поле распределялась неравномерно: минимальная величина получена в слое 010 см (15,5 %), а максимальная – в слое 40-50 см (24,2%). На момент посадки общие запасы влаги в метровом слое почвы на опытном поле соответствовали низким значениям.

Обеспеченность почвы на опытном поле элементами питания была следующая (протокол испытаний Центра агрохимической службы «Алтайский» от 5 июля 2021 г.): азот нитратный – 4,2 мг/кг, аммонийный азот – 4,6 мг/кг; фосфор подвижный – 188,4 мг/кг, калий обменный – 296,2 мг/кг, рН солевая – 5,7, гумус – 2,2%, что соответствует следующим уровням обеспеченности почвы: нитратный азот – низкое, фосфор – высокое, калий – высокое, гумус – низкое. Реакция почвы – слабокислая.

Результаты исследований и их обсуждения. В качестве первого показателя качества посадки картофеля было взято расстояние между клубнями в ряду, которое определялось на момент всходов – 9 июня. Статистический анализ данных на выборке из 50 измерений показал, что среднее расстояние между клубнями картофеля на делянках составило 34,5 см при изменении в пределах 95% доверительного интервала от 31,9 см до 37,1 мм. Величина стандартного отклонения достигала 9,2 см, а вариация составила 26,7 %. Таким образом, равномерность заделки клубней по рядам на делянках получена невысокая.

Вторым показателем качества посадки картофеля являлась средняя высота растений на момент всходов. Всходы имели среднюю высоту в 33,8 мм, которая изменялась в пределах 95 % доверительного интервала от 29,8 см до 37,8 мм. Величина стандартного отклонения получена 5,6 мм, вариация – 16,5 %. Ошибка измерения составила 1,8 мм. Таким образом, равномерность высоты растений на момент всходов была более высокой, чем распределение клубней по рядкам посадки.

Наблюдение развития растений картофеля во время вегетации проводились при определении всходов, бутонизации, цветении, максимального прироста клубней и отмирания ботвы. Результаты приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Динамика изменения средней высоты картофеля (мм) на опытных делянках

Вариант опыта	Даты замеров
	09.06	18.06	28.06	08.07	19.07	28.07	06.08	Среднее значение
1	33,8	115	285	469	541	539	539	360
2	33,8	115	285	483	542	572	541	367
3	33,8	131	319	420	560	549	554	367
4	33,8	131	319	468	569	569	554	378
Статистики
М	33,8	123,0	302,0	460,0	553,0	557,3	547,0	368,0
–95%	-	108,3	270,8	416,2	531,1	532,0	534,1	356,2
+95%	-	137,7	333,2	503,8	574,9	582,5	559,9	379,8
σ	-	9,2	19,6	27,5	13,8	15,9	8,1	7,4
ν	-	7,5	6,5	6,0	2,5	2,9	1,5	2,0
HCP 0,05	-	4,6	9,8	13,8	6,9	7,9	4,1	3,7

В разделе «Статистики» таблицы 2 символами обозначены: М – среднее значение, мм; –95% и +95% – нижняя и верхняя границы доверительного интервала в ± 95 %; σ – среднеквадратическое отклонение, мм; ν – коэффициент вариации, %; HCP 0,05 – среднеквадратическая ошибка измерений, мм.

Динамика изменения активности фотосинтеза по листовой диагностике растений картофеля N-тестером в период вегетации приведена в таблице 3. N-тестер определяет уровень азотного питания растений по содержанию хлорофилла в листьях, непосредственно в поле. В разделе «Статистика» таблицы 3 используются такие же статистические показатели, как в таблице 2.

Анализ данных показывает, что по состоянию на 8 и 28 июля средняя активность фотосинтеза по вариантам опытов различалась несущественно (659,8 и 658,5 ед. соответственно). В среднем за вегетацию максимальная величина получена в варианте 1 (674 ед.), а минимальная – в варианте 4 – 638 ед. Т.е. наблюдалось незначительное снижение активности фотосинтеза от 1 к 4 варианту.

Таблица 3 – Динамика изменения показателя активности фотосинтеза картофеля на опытных делянках

Вариант опыта	Даты замеров
	08.07.21	28.07.21	В среднем
1	658	689	674
2	665	673	669
3	669	644	657
4	647	628	638
Статистики
М	659,8	658,5	659,5
-95%	644,4	614,6	634,0
+95%	675,1	702,4	685,0
σ	9,6	27,6	16,0
ν	1,5	4,2	2,4
HCP 0,05	4,8	13,8	8,0

Замеры влажности на опытных делянках и расчет запасов влаги осуществлялся по слоям почвы с шагом 10 см до 1 м глубины на даты периода вегетации 8 мая, 9, 18, 28 июня, 8 и 19 июля, 28 июля, 6 и 28 августа.

Анализ динамики влагозапасов в метровом слое почвы за период вегетации указывает на некоторое преимущество в средних запасах влаги по вариантам 3 и 4 (в среднем 162 мм и 150 мм соответственно). Достоверно уступали им варианты 1 и 2 (139 мм и 140 мм соответственно). Большее суммарное водопотребление за период вегетации было характерно для вариантов 1 и 2 (434 и 423 мм) и меньшее – для вариантов 3 и 4 (374 и 403 мм), что полностью соответствует динамике влагозапасов на этих делянках: чем меньше наблюдаемые влагозапасы, тем больше водопотребление культуры. Рассчитанное суммарное водопотребление картофеля в условиях лета 2021 г. (373-434 мм) сравнимо по величине со значениями поливных норм в условиях жаркого климата 450-550 мм (4500-5500 м3/га) [10].

По результатам отбора проб урожая картофеля получены качественные и количественные характеристики урожая (таблица 4). По отобранным пробам рассчитывалась средняя масса картофеля в одном кусте М 1 (г/куст), среднее количество клубней в одном кусте N 1 (шт./куст), средняя масса одного клубня, М0 г /клубень.

Качество картофеля по вариантам применения удобрений и подкормок определялось в соответствии с ГОСТ 7176-2017 – «Картофель продовольственный. Технические условия» [11]. Оценивалось количество и масса клубней, проходящих через минимальный и максимальный размер ячеек (35×35 мм и 80×80 мм соответственно). Через ячейки 80×80 мм прошли все клубни отобранных образцов.

В таблице 4 приведены также значения количества клубней непродовольственного картофеля Nн (шт/куст, %), прошедших через ячейки 35×35 мм, его масса Мн (г/куст, %), масса продовольственного картофеля Мп (г/куст), урожайность биологическая Уб, комбайновая Ук (ц/га) и потери П в процентах по сравниваемым вариантам деляночного опыта.

Таблица 4 – Количественные и качественные характеристики урожая картофеля на опытных делянках

Опыт	1— о >>	1— о □	/1	1— о т Z □	Т Z			1—	ю 2		LZ" ^
1	880,2	11,7	78,2	3,6	30,8	20,4	8,4	807	236	187	20,7
2	1037,8	11,8	95,6	3,4	28,8	20,4	6,7	968	283	213	24,8
3	906,4	9,8	102,2	3,2	32,7	21,3	7,5	838	245	217	11,5
4	1062,4	14,3	73,7	4,5	31,5	20,8	8,8	969	283	245	13,5
Статистики
М	971,7	11,9	87,4	3,68	31,0	20,7	7,9	895,5	262	216	17,6
НСР 0,05	45,9	0,9	6,8	0,29	0,8	0,2	0,5	42,6	12,4	11,9	3,1

В результате анализа полученных результатов установлено, что наибольшая масса картофеля с одного куста получена в варианте 4 (1062,4 г), а минимальная – в варианте 1 (880,2 г). Применение подкормок приводило к значимому и статистически достоверному увеличению массы картофеля в кусте между вариантами 2 и 1 (на 157,6 г или 17,9 %), а между вариантами 4 и 3 (на 156,0 г или 17,2 %).

По среднему количеству клубней в одном кусте преимущество имел также вариант 4 (14,3 шт.), а минимальные значения наблюдали в варианте 3 (9,8 шт.). В вариантах 1 и 2 получены практически одинаковые значения (11,7 и 11,8 шт.). Диапазон изменения количества клубней в кусте составил 5-22 шт. при высокой вариации по вариантам опытов (29,1-42,6 %).

Средняя масса одного клубня по вариантам опытов изменялась от 73,7 г (вариант 4) до 102,2 г (вариант 3). Различия между вариантами высоко значимы и статистически достоверны. При этом минимальная вариация массы клубня была в варианте 4 и составила 21,3 %. Т.е. в данном варианте получен наиболее однородный картофель по массе клубня. По остальным вариантам вариация находилась в пределах 26,6 – 50,3 %. Существенное увеличение количества и массы клубней в одном кусте (вариант 4) приводило к снижению средней массы одного клубня.

Среднее количество клубней в одном кусте, прошедших через ячейки 35×35 мм2 существенно различалось по вариантам опытов. Минимальное значение получено в варианте 3 (3,2 клубня), а максимальное – в варианте 4 (4,5 клубня). По вариантам 1 и 2 соответствующие значения равны 3,6 и 3,4 шт. При этом средняя масса клубня находилась в пределах 20,4 г (варианты 1 и 2) – 21,3 г (вариант 3) при очень существенной вариации от 47,8 до 56,3 %.

Как показывает анализ, доля некондиционного картофеля в одном кусте по количеству клубней находилась в пределах 28,8 % (вариант 2) – 32,7 % (вариант 3), а по их массе составила 6,7 % (вариант 2) – 8,8 % (вариант 4). При этом во всех вариантах опытов доля некондиционного картофеля по массе не превышала требований стандарта (10,0 %). А лучшие результаты, как по количеству, так и по массе картофеля получены в вариантах с листовой подкормкой.

Различия в массе продовольственных клубней, как в среднем одном кусте (897 – 969 г), так и урожая с гектара (236-283 ц/га и 187-245 ц/га соответственно биологической и комбайновой) изменялись в широких пределах и были статистически значимы. Лучшие и практически одинаковые результаты по массе продовольственных клубней в одном кусте и биологической урожайности получены в вариантах 2 (968 г и 283 ц/га) и 4 (969 г и 283 ц/га). А худшие – в варианте 1 (807 г и 187 ц/га соответственно). Потери урожая за вегетацию (за счет выпадения кустов) и при уборке составили в среднем 17,6 % и находились в пределах 11,5 – 24,8 %.

Минимальные коэффициенты влагопотребления были получены на опытных делянках 2 и 4 как для биологической (15,0 мм/т и 14,2 мм/т), так и для комбайновой урожайности (19,9 мм/т и 16,4 мм/т).

Выводы.

• 1.    Максимальная масса клубней картофеля с одного куста получена в четвертом варианте применения удобрений и составила 1062,4 грамм, а минимальная масса была определена в первом варианте и составила 880,2 грамм. Использование листовых подкормок привело к статистически достоверному увеличению массы картофеля в кусте между вторым и первым вариантами до 157,6 г, что составляет 17,9 %. Разница между четвертым и третьим вариантами составила 156,0 г или 17,2 %.

• 2.    Максимальное количество клубней в одном кусте по среднему количеству в 14,3 шт. имел четвертый вариант. Минимальное значение определено в третьем варианте, что составило 9,8 штук.

• 3.    Во всех вариантах опытов доля некондиционного картофеля по массе не превышала требований стандарта (10,0 %), а лучшие результаты, как по количеству, так и по массе картофеля получены в вариантах с применением подкормок.

• 4.    Биологическая урожайность в 283 ц/га получена во втором и четвертом вариантах опыта с применением листовых подкормок, что являлось максимальным показателем, а наибольшая комбайновая урожайность в количестве 245 ц/га достигнута в четвертом деляночном опыте.

• 5.    Минимальный коэффициент влагопотребления был получен на опытной делянке №4 как для биологической (14,2 мм/т), так и для комбайновой урожайности (16,4 мм/т).

Благодарности. Работа выполнялась в рамках изучения агрономической и экономической оценки эффективности применения удобрений при выращивании картофеле в условиях Алтайского края по хоздоговорной теме № 432-1739749.

yanvarya 2020 g. – URL: https://docs.cntd.ru/document/564161398?marker=65A0IQ (data obrashcheniya: 03.04.2023). Rezhim dostupa – svobodnyy.

Mashinostroenie, 1978. 360 s.