Физиологические и агрохимические характеристики различных сортов картофеля при возделывании на лугово-черноземной почве

Картофель – ценная продовольственная культура, имеющая большое народнохозяйственное значение. Его значение настолько велико, что за ним упрочилось название – «второй хлеб» [1].

Из всех культур высокой продуктивности картофель – один из наиболее требовательных к условиям минерального питания. С урожаем он выносит большое количество питательных веществ, поэтому хорошо отзывается на удобрения. Среди многочисленных природных и агротехнических факторов, способствующих повышению эффективности удобрений и росту продуктивности сельскохозяйственных культур, большая роль принадлежит сорту. В настоящее время в Российской Федерации допущены около 80 сортов картофеля, с каждым годом это число увеличивается. Внедрение в производство новых перспективных сортов в определенных почвенно-климатических условиях, которые были бы отзывчивы на эффективное плодородие почвы и при этом обладали бы высокой отзывчивостью на внесение минеральных удобрений, требует изучения и разработки агрохимических и физиологических параметров, характеризующих особенности питания картофеля с учетом сортовых особенностей [2].

Цель работы – изучение реакции различных сортов картофеля на естественное плодородие при возделывании на лугово-черноземной почве и выявление физиологических и агрохимических количественных показателей при разработке оптимальной системы удобрений сортов картофеля и получения планируемых урожаев картофеля.

Объекты и методы

Объектами исследования являются лугово-черноземная маломощная малогумусовая тяжелосуглинистая почва и различные сорта картофеля, связанные в едином комплексе метеорологических условий и агротехнических мероприятий. В полевом опыте за контроль был взят сорт Алая Заря (Кустанайский НИИСХ совместно с Омским СибНИИСХ). Среднеранний столовый сорт. В качестве испытуемых для сравнения взяты 4 сорта:

• 1.    Кормилец (СибНИИСХ). Среднеранний столовый сорт.

• 2.    Свитанок Киевский (Украинский НИИ картофельного хозяйства). Среднеранний, универсального использования.

• 3.    Зекура (Германия). Среднеранний, столовый.

• 4.    Розара (Германия). Раннеспелый, универсального использования.

Полевые опыты проведены на опытном поле Омского ГАУ в 2008–2010 гг. Опыт двухфакторный. Повторность трехкратная. Схема посадки картофеля 70 х 30 см клубнями весом 80–100 г. Размер опытной делянки – 9,6 м2. Размер опытного участка – 510 м2.

В полевых экспериментах проведены лабораторные анализы и наблюдения:

• –    химический анализ почвы – по методике К.П. Магницкого в модификации Ю.И. Ермохина с использованием 2 %-ной уксусной кислоты. В слое почвы 0–30 см определяли нитратный азот дисульфофеноловым методом, подвижный фосфор – по Дениже с конечным колориметрическим определением, обменный калий – на пламенном фотометре;

• –    химический анализ растений после мокрого озоления сухих образцов по Гинзбург и Щегловой с определением в них валовых NPK: азот – по Къельдалю, фосфор – по Дениже в модификации Малюгина и Хреновой, калий – на пламенном фотометре.

Результаты исследований

В формировании высоких урожаев с хорошим качеством, помимо сортовых особенностей сельскохозяйственных растений, большое значение имеют почвенно-климатические условия, соответствующие биологическим особенностям питания растений [3, 4]. Агрохимическая характеристика лугово-черноземной почвы приведена в табл. 1. На основе её данных можно сделать

Таблица 1

Содержание элементов питания в почве до посадки картофеля, мг/100 г почвы

(опытное поле ОмГАУ, слой 0–30 см)

Элемент	Фактическое содержание, мг/100 г почвы			Оптимальное содержание (по Ю.И. Ермохину), мг/100 г почвы
	2008 г.	2009 г.	2010 г.
N-NO 3	0,68	0,54	1,36	3,2
Р (P 2 O 5 )	3,80	9,74	6,26	6,9 и более
К (K 2 O)	10,4	18,1	7,32	8,4 и более

вывод, что лугово-черноземная почва, на которой возделывался картофель в 2008–2010 гг., имела очень низкое содержание нитратного азота; подвижного фосфора заниженный уровень – в 2008 г. и 2010 г. и оптимальный – в 2009 г. Содержание обменного калия в почве было достаточным в 2008 и в 2009 гг. и ниже оптимального значения – в 2010 г.

Отзывчивость сортов картофеля на естественное почвенное плодородие определялась по прибавке урожая в сравнении с сортом Алая Заря. Заметим, что годы по влагообеспеченности почв были разными: сухими, с высокой температурой воздуха и почвы были 2008 г. и 2010 г., очень влажным, с пониженным температурным режимом 2009 г. В связи с этим в период 2008–2010 гг. проявились сортовые особенности картофеля (табл. 2). В менее благоприятном 2008 г. самые низкие урожаи – у сортов Зекура и Розара. Даже эти два сорта по урожайности отличались: сорт Зекура сформировал урожайность клубней картофеля на 21,4 % ниже, чем сорт Розара. Небольшая разница в урожайности клубней (9,4 %) была у сортов Розара (17,0 т/га) и Свитанок (18,6 т/га). Более урожайным по формированию клубней картофеля по сравнению с упомянутыми оказался сорт Кормилец (+11,8 %). Особенно положительно при неблагоприятных условиях водного и пищевого режима проявил себя сорт Алая Заря. Его урожайность в 2008 г. – 28 т/га, это выше урожайности сортов Зекура и Розара на 14 и 11 т/га (на 100 и 64,7 %), сортов Кормилец и Свитанок на 7,2 и 9,4 т/га (на 34,5 и 50,5 % соответственно) (табл. 2).

В 2009 г. почвенно-климатические условия по влагообеспеченности в период активного роста и развития картофеля были благоприятными. На первое место по урожайности вышел

Таблица 2

Урожайность различных сортов картофеля при возделывании на лугово-черноземной почве. Полевые опыты (2008–2010)

Сорт картофеля	Урожайность, т/га, в годы			Средняя урожайность клубней, т/га	Отклонения по сравнению с сортом Алая Заря, %
	2008	2009	2010
Алая Заря	28,0	30,0	18,3	25,4	100
Свитанок	18,6	32,0	17,8	22,8	89,8
Кормилец	20,8	30,3	19,1	23,4	92,1
Зекура	14,0	29,0	20,0	21,0	82,7
Розара	17,0	29,4	17,0	21,1	83,1
НСР 05	2,1	1,4	1,2

сорт Свитанок (урожайность 32 т/га), остальные сорта также сформировали высокие и практически равные урожаи.

Вегетационный период 2010 г. был засушливым, что неблагоприятно сказалось на росте и развитии картофеля и показателях урожайности его клубней. Все сорта сформировали практически равные низкие урожаи. В среднем за три года разные по метеоусловиям и уровню содержания элемен-

тов питания в почве, первое место по урожайности занял сорт Алая Заря (сорт местной селекции). Все остальные сорта сформировали урожайность клубней картофеля, по сравнению с контрольным сортом (взятым за 100 %), в пределах: сорта Зекура и Розара – 82,7 и 83,1 %, а Свитанок и Кормилец – 89,8–92,1 % (табл. 2).

Анализируя данные табл. 2, можно сделать вывод, что наиболее отзывчивым на естественное плодородие почвы оказался сорт Алая Заря отечественной селекции. Наименьшая отзывчивость на естественное плодородие почвы в неблагоприятный по влагообеспеченности год у сортов Зекура и Розара. В благоприятный по погодным условиям год данные сорта показали практически стабильные равные урожаи.

В исследованиях получены данные по окупаемости содержания фосфора и калия в почве урожаем и потребности картофеля в элементах питания из почвы для получения 1 ц клубней картофеля согласно физиологическим и биохимическим особенностям различных сортов (табл. 3). Каждый миллиграмм P 2 O 5 K 2 O на 100 г слоя почвы 0–30 см, определенного в 2 %-ной уксуснокислой вытяжке (метод Ермохина), дополнительно окупался урожаем клубней картофеля в тесной связи с особенностями сорта картофеля в убывающем порядке: Алая Заря > Кормилец > Свитанок > Розара > Зекура.

Установленные нормативы окупаемости единицы фосфорного и калийного плодородия почвы урожаем позволяют прогнозировать необходимость коррекции содержания доступного фосфора в почве под планируемые урожайности картофеля в зависимости от сорта. Так, в табл. 3

показано, что за 2008–2010 гг. урожайность сорта Алая Заря – 25,4 т/га, а сортов Розара и Зеку-ра – 21,0 т/га. Можно сделать вывод: под эти сорта картофеля, согласно их реакции на почвенное плодородие под планируемые урожаи 300 ц/га, содержание подвижного (доступного) P2O5 в слое лугово-черноземной почвы должно быть: ‒ Алая Заря – 300 ц/га/38,5 ц/мг = 7,8 мг/100 г, или 78 мг/кг почвы;	Таблица 3 Реакция различных сортов картофеля на естественное почвенное плодородие. Полевые опыты (2008–2010)
	Сорт картофеля	Урожайность, т/га	Окупаемость 1 мг P 2 O 5 и K 2 O почвы урожаем, ц/га		Потребность в элементах питания почвы в получении 1 ц клубней картофеля
			P 2 O 5	K 2 O	P 2 O 5	K 2 O
	Среднее содержание в почве, мг/100 г: P2O5 – 6,6; K2O – 11,9
	Алая Заря	25,4	38,5	30,2	0,026	0,047
	Свитанок	22,8	34,5	27,1	0,029	0,052
	Кормилец	23,4	35,4	27,8	0,028	0,051
	Зекура	21,0	31,8	25,0	0,031	0,057
	Розара	21,1	32,0	25,1	0,031	0,056

‒ Зекура и Розара – 300

ц/га/31,8 и 32 ц/мг = 9,4 мг/100 г, или 94 мг/кг почвы.

В переводе на уровень содержания P 2 O 5 в почве в килограммах на гектар эти величины составят для сортов картофеля Алая Заря – 281, Розара и Зекура – 338 кг/га.

Зная потребность разных сортов картофеля в элементах питания (табл. 3), для получения единицы урожая (1 ц или 1 т клубней картофеля) можно ориентировочно рассчитать величину ожидаемой урожайности картофеля, располагая химическим составом почвы. Если содержание P 2 O 5 в почве будет, например, в пределах 7,8 мг/100 г (как для сорта Алая Заря), урожайность картофеля сортов Розара и Зекура составит ориентировочно 252 ц/га (7,8 мг/100 г). При получении урожайности клубней картофеля этих сортов до 300 ц/га в почве будет не доставать 57 кг P 2 O 5 , их дефицит следует восполнить внесением фосфорных удобрений.

По уровню потребности P₂O₅ из почвы для формирования одного центнера клубней картофеля наибольшие затраты приходятся на сорта Розара и Зекура (0,031 мг/ц), что больше на 19,2 % по сравнению с сортом Алая Заря. По уровню потребности в K 2 O почвы для получения единицы урожая сорта Розара и Зекура потребляли 0,057 мг/1 ц, это на 21,3 % больше по сравнению с сортом Алая Заря.

С учетом физиологических потребностей сортов картофеля в элементах питания почвы для формирования высоких урожаев представляется возможность планировать урожайности картофеля и управлять ростом и развитием, соответственно и эффективным плодородием.

Большой интерес представляют характеристики различных сортов картофеля, отражающие их физиологические возможности усваивать элементы питания в условиях естественного почвенного плодородия (табл. 4).

Таблица 4

Вынос элементов питания сортами картофеля из почвы в 2008–2010 гг.

Сорт картофеля	Вынос, кг/га									Средний вынос, кг/га
	N			Р 2 О 5			К 2 О			N	Р 2 О 5	К 2 О
	2008	2009	2010	2008	2009	2010	2008	2009	2010
Алая Заря	145,1	97,5	77,7	55,5	43,8	19,3	228,6	210,5	123,9	106,8	39,5	187,7
Свитанок	97,3	127,2	73,3	26,9	43,8	18,5	161,4	254,8	113,3	99,3	29,7	176,5
Кормилец	60,2	98,5	70,3	25,5	44,9	24,4	137,5	202,1	146,7	76,3	31,6	162,1
Зекура	64,2	114,2	85,7	15,2	38,1	22,0	107,3	184,0	172,1	88,0	25,1	154,5
Розара	67,0	94,9	69,6	20,8	33,1	15,5	134,0	170,6	118,4	77,2	23,1	141,0

Сортовые особенности растений и условия их возделывания определяют химический состав культур и вынос элементов питания с урожаем. В исследованиях установлен хозяйственный вынос питательных веществ урожаем по количеству абсолютно сухого вещества в абсолютно сухой массе урожая.

Зафиксировано, что наибольший вынос азота характерен для сорта Алая Заря – 106,8 кг/га, второе место занимает сорт Свитанок – 99,3 кг/га и 76,3–88,0 кг/га – у сортов Зеку-ра, Розара и Кормилец. По выносу фосфора из почвы сорта располагаются в убывающем ряду: Алая Заря (39,5 кг/га) > Кормилец (31,6 кг/га) > Свитанок (29,7 кг/га) > Зекура(25,1 кг/га) > Розара (23,1 кг/га). Наибольший вынос из элементов питания картофелем – калия. Величина его выноса из почвы убывает в ряду сортов: Алая Заря > Свитанок > Кормилец > Зекура > Розара (табл. 4). Располагая нормативами хозяйственного выноса элементов питания картофелем из почвы, представляется возможность с учётом сортовой специфики оценить способность растений в конкретных почвенно-климатических условиях сформировать определенную величину урожая и спрогнозировать его качество [5].

В опытах установлен расход элементов минерального питания на создание 1 т клубней картофелем (табл. 5). Отмечено, что наибольший расход азота на создание 1 т клубней картофеля был у сортов Алая Заря, Свитанок и Зекура, фосфора – у Алой Зари, Свитанка и Кормильца. Высокий уровень потребности в калии у сортов Свитанок, Алая Заря и Зекура. Низкий уровень потребности в фосфоре на создание единицы урожая картофеля у сорта Розара

Таблица 5   (1,1 %), это гораздо ниже ана- Расход элементов питания почвы на создание 1 т       логичной потребности сортов клубней картофеля, кг                  Алая Заря (+36,4 %) и Зекура Элемент питания, кг Алая Заря Свитанок Кормилец Зекура Розара ( , ). Результаты исследований показали, что реакция различных сортов картофеля на естественное плодородие почвы N 4,2 4,3 3,3 4,2 3,7 Р2О5 1,5 1,3 1,3 1,2 1,1 К2О 7,4 7,7 6,9 7,4 6,7 зависела от метеорологических условий периода вегетации (табл. 6). Так, в неблагоприятных погодных условиях 2008 г. при очень низком уровне содержания доступного азота в слое почвы 0–30 см наибольший процент использования азота был у сорта Алая Заря (79 %), в то время как у сортов Кормилец, Розара и Зекура соответственно 58, 63, 64 %. Сорт Алая Заря также отличался высокой интенсивностью использования подвижного фосфора из почвы в 2008 г. (41 %), у других же сортов процент использования фосфора из почвы был в пределах 11–20 %. В благоприятном 2009 г. использование азота из почвы различными сортами картофеля было фактически одинаковым – в пределах 84–89 %, значительно выше показателей, полученных в засушливом 2010 г. (47–77 %). Использование фосфора из почвы различными сортами картофеля в 2009 г.– фактически одинаковое, в пределах 11–13 %. Только для сорта Розара характерен более низкий процент (9 %).

Практически одинаковой была интенсивность использования подвижного фосфора из почвы сортами картофеля и в 2010 г. – в пределах 9–11 %. Более низкий процент использования Р 2 О 5 из почвы – у сортов Розара (7 %) и Свитанок (8 %).

Таблица 6

Использование элементов питания из почвы сортами картофеля (2008–2010 г.)

Сорт картофеля	Процент использования элементов питания из почвы
	N			Р 2 О 5			К 2 О
	2008	2009	2010	2008	2009	2010	2008	2009	2010
Алая Заря	79	84	77	41	12	9	61	32	47
Свитанок	73	85	73	20	12	8	43	39	43
Кормилец	58	88	58	19	13	11	37	31	56
Зекура	64	89	47	11	11	10	29	28	65
Розара	63	87	56	15	9	7	36	26	45

Проценты использования обменного калия из почвы различными сортами – в пределах 29–61 в 2008 г., 26–39 в 2009 г. и 43–65 в 2010 г. В засушливых погодных условиях 2008 г. при высоком уровне содержания К 2 О в почве процент использования этого элемента был выше в сравнении с другими сортами у сорта Алая Заря (61 %). В 2010 г. при содержании калия в почве ниже оптимального значения процент использования этого элемента из почвы был максимален у сорта Зекура. Разница в процентах использования элементов питания различными сортами картофеля объясняется физиологическими особенностями растений, в частности строением их корневой системы и ее функциональностью (глубиной проникновения, площадью всасывающей поверхности корней и др.) (табл. 6).

Заключение

Исследования показали, что при разработке физиологических и агрохимических основ питания различных сортов картофеля следует учитывать два основных принципа:

• 1)    способность почвы удовлетворить потребность каждого сорта картофеля в питательных веществах (оптимальные уровни и соотношения N–NO 3 , Р 2 О 5 , К 2 О в почве);

• 2)    потребности сортов картофеля и их способности к усвоению питательных веществ из почвы в конкретных условиях сельскохозяйственного производства (вынос элементов питания единицей урожая, физиологическая потребность в элементах питания для получения 1 ц или 1 т клубней картофеля и окупаемость единицы элементов питания почвы урожаем).