Урожайность картофеля сорта Елизавета в зависимости от погодных условий и удобрений

Картофель – культура продовольственного назначения, обеспечивающая высокую урожайность в условиях Вологодской области.

Удобрения значительно повышают продуктивность сельскохозяйственных культур в условиях Вологодской области, особенно в годы с достаточным количеством осадков (на 30–60%) [3, 5, 6] .

Научно-обоснованная система удобрений культур в севообороте позволяет более рационально использовать химические средства с целью получения плановых уровней урожайности сельскохозяйственных культур, не нарушая экологической обстановки в агробиоценозе. Одним из удобных, быстрых и точных методов расчёта является метод расчёта с помощью балансовых коэффициентов использования элементов питания из удобрений и почвы [2].

Несмотря на нестабильность погодных условий в период активной вегетации сельскохозяйственных культур (зона рискованного земледелия) ‒ невысокий уровень фотосинтетически активной радиации, высокая вероятность заморозков в начале июня и со второй половины августа, неустойчивость режима увлажнения, при соблюдении всех элементов технологии возделывания, включая удобрения, может обеспечить до 6 т к.ед./га.

Поэтому целью данной работы является изучение урожайности клубней и ботвы при применении минимальной и расчётных доз удобрений в 2015–2017 гг. исследований.

Методика исследований. Исследования проводились в 2015–2017 гг. в полевом стационарном опыте. Согласно аттестату длительного опыта №164, опыт включён в реестр Государственной сети опытов с удобрениями и другими агрохимическими средствами. Исследуемый сорт – Елизавета. Среднеранний, столовый. Растение прямостоячее, средней высоты, окраска цветков – белая. Клубни округлые, кожура белая, мякоть белая, глазки мелкие, масса товарного клубня – 80–140 г. Урожайность в Госиспытании в Северо-Западном районе – 290–400 ц/га (максимальная 450 ц/га), товарность – 79–96 %, лежкость – 93 %, содержание крахмала – 12–18 %, вкус – хороший. Устойчив к раку, относительно устойчив к вирусам, парше обыкновенной, среднеустойчив к фитофторозу, к сухой фузариозной гнили, восприимчив к макроспориозу. Ценность сорта: высокая урожайность, хорошая товарность и лежкость клубней, хорошие вкусовые качества. Районирован с 1999 года [4].

Методика исследований. Изучаемые дозы удобрений представлены в предыдущих публикациях [9‒11]. Схема опыта представлена в таблице 1 . Дозы удобрений в вариантах 3‒5 рассчитаны по плановым балансовым коэффициентам использования питательных (Кб) элементов из органических и минеральных удобрений [2, 5‒11]. Математическая обработка материалов исследований проведена методом однофакторного дисперсионного анализа при помощи ЭВМ и по Б.А. Доспехову (1985 г.) [1].

Недостаток влаги в период вегетации сельскохозяйственных культур неблагоприятно сказывается на их урожайности. Особенно сильно снижается урожайность при недостатке влаги в критический для развития культуры период клубнеобразо-вания у картофеля.

Среднесуточная температура и сумма осадков в период вегетации культуры в 2015 году представлены на рис. 1 .

I I среднее многолетнее количество осадков, мм количество осадков 2015 год, мм средняя многолетняя температура, С среднесуточная температура в 2015г., С

Рис. 1. Сравнение количества выпавших осадков в сумме по месяцам, мм и среднесуточной температуры за весенне-летний период 2015 г., 0С со среднемноголетними значениями (ГМС Вологда)

В 2015 году переход среднесуточной температуры воздуха через +10 0С в сторону повышения (начало лета) по области произошёл 7‒11 мая, что на 12‒17 дней раньше многолетних сроков.

Май 2015 года характеризовался повышенным температурным режимом с обилием осадков. Среднесуточная температура воздуха за май была выше нормы на +3 0С. Сумма эффективных температур воздуха за вегетационный период составила 1455 °С, что на 204 °С выше многолетних значений и на 41 °С ниже по сравнению с 2014 годом. Сумма осадков в мае составила 82 мм, что значительно, на 67%, выше нормы.

Переход среднесуточной температуры воздуха через 15 °С (пик лета) состоял- ся 25 мая, что на 25 дней раньше многолетних сроков.

Июнь 2015 года характеризовался тёплой погодой с неравномерным распределением осадков по области в течение месяца. Средняя температура воздуха за месяц была выше многолетнего значения на 1 0С. В июне обильные осадки были отмечены только в третьей декаде, их сумма составила 45 мм или 65% от нормы.

Июль 2015 года характеризовался прохладной погодой, на 2 0С ниже нормы. Сумма осадков в этом месяце оказалась на 25% ниже нормы.

Температурный режим августа 2015 года соответствовал средним многолетним значениям. В этот месяц выпало осадков несколько ниже нормы.

Переход среднесуточной температуры через 10 0С (окончание лета) по области произошёл 28–30 сентября, что на 14–22 дня позднее дат по многолетним значениям.

Сентябрь 2015 года характеризовался тёплой погодой и избыточным количеством осадков в сравнении со средним многолетним значением.

Избыток влаги и прохладный температурный режим весенне-летнего периода 2015 г. обусловили растянутый период вегетации культур севооборота и получение высокого уровня урожайности изучаемых культур.

Среднесуточная температура и сумма осадков в период вегетации культуры в 2016 году представлены на рис. 2 .

I1

среднее многолетнее количество осадков, мм количество осадков 2016 год, мм средняя многолетняя температура, С среднесуточная температура в 2016г., С

Рис. 2. Сравнение количества выпавших осадков в сумме по месяцам, мм и среднесуточной температуры за весенне-летний период 2016 г., 0С со среднемноголетними значениями (ГМС Вологда)

Накопление эффективного тепла началось раньше обычных сроков и проходило с опережением нормы. Сумма эффективных температур выше 5 оС с начала вегетационного периода до 30 сентября по ГМС Вологда составила 1554 °С, что на 304°С выше нормы. На 30 сентября 2016 года выпало 317 мм осадков, что, несмотря на обильные дожди во второй половине августа и сентябре, было ниже нормы (91% от среднемноголетних наблюдений). В результате, вегетационный период

2016 году характеризовался засушливыми условиями (ГТК по Селянинову – 1,2).

Вегетационный период 2017 года характеризовался пониженным температурным режимом и достаточным увлажнением весной, благоприятным температурным режимом в июле, августе, достаточным количеством осадков в июне, июле, холодным и дождливым сентябрем. Метеорологические условия вегетационного периода за 2017 год представлены на рис. 3 .

среднее многолетнее количество осадков, мм

I I количество осадков 2017 год, мм средняя многолетняя температура, С среднесуточная температура в 2017г., С

Рис. 3. Сравнение количества выпавших осадков в сумме по месяцам, мм и среднесуточной температуры за весенне-летний период 2017 г., 0С со среднемноголетними значениями (ГМС Вологда)

Накопление эффективного тепла в августе и сентябре проходило с опережением нормы. Сумма эффективных температур выше 5 °С с начала вегетационного периода до 30 сентября по ГМС Вологда составила 1148 °С, что на 102 °С ниже нормы. На 30 сентября 2017 года выпало 416 мм осадков, что выше нормы на 31%, поскольку проходили обильные дожди в июне, июле и сентябре. В результате, вегетационный период 2017 году характеризовался дождливым и прохладным.

Сумма эффективных температур воздуха с начала вегетационного периода на 31 мая изменялась от 41 °С до 82 °С , что ниже многолетних значений на 63‒100 °С и ниже значений прошлого года на 172‒212 °С.

В течение месяца в большинстве районов области выявлен дефицит осадков, наиболее значительный в первой декаде мая. Осадки выпадали преимущественно в виде дождя и мороси, в самые холодные дни в виде снега и мокрого снега. Сумма осадков за май составила 28‒60 мм.

В течение месяца верхние слои почвы находились преимущественно в хорошо, реже в слабо увлажненном состоянии. После проходящих значительных дождей в течение нескольких дней почва была сильно увлажнена. При похолоданиях до заморозков в ночные и утренние часы верхние слои почвы подмерзали.

В июне отмечался пониженный температурный режим с поздними весенними заморозками. Агрометеорологические условия для роста и развития сельскохозяйственных культур и трав из-за избыточного увлажнения почвы в ряде районов были неблагоприятными.

Средняя температура воздуха за июнь колебалась около 12 °С, что оказалось на 1‒3 °С ниже нормы и соответствующего периода прошлого года.

Максимальная температура воздуха за июнь наблюдалась во второй декаде и составила +24,+27 °С, минимальная температура воздуха понижалась до +1,+4°С.

Накопление эффективного тепла происходило низкими темпами, в холодные дни прекращалось. Сумма эффективных температур воздуха нарастающим итогом с начала вегетационного периода на 30 июня изменялась от 248 °С до 310 °С, что ниже многолетних значений на 125‒170 °С.

Месячная сумма осадков на большей части территории области составила 104‒145 мм или 151‒200 % от месячной нормы.

В связи с пониженным температурным режимом и поздними заморозками, а также обилием осадков агрометеорологические условия для проведения полевых работ, для роста и развития сельскохозяйственных культур были удовлетворительными, в ряде районов неблагоприятными.

Результаты исследований. Применение удобрений, степень окультуренности почвы, погодные условия года, биологические и сортовые особенности возделываемой культуры ‒ основные факторы, которые влияют на урожайность.

В таблице 1 приведена урожайность клубней картофеля в севообороте за 2015‒2017 годы.

Таблица 1 ‒ Урожайность клубней картофеля при применении удобрений за 2015, 2016, 2017 гг., т/га

№ п/п	Вариант	2015	2016	2017	Средняя	Прибавка к контролю
						т/га	%
1.	Без удобрений (контроль)	14,0	14,3	13,7	14,0	-	-
2.	N 20 P 20	18,5	21,4	18,3	19,4	5,4	38
3.	N 125 P 50 K 225	24,3	29,6	20,2	24,7	10,7	76
4.	N 125 P 50 K 270	27,7	32,6	24,3	28,2	14,2	101
5.	N70P15K45+ 40т/га п. навоза	28,8	38,3	22,5	29,9	15,9	114
НСР 05		2,9	3,3	5,2

Урожайность клубней картофеля при применении удобрений в 2015 году повышалась. Существенную прибавку урожайности клубней по сравнению с контролем обеспечили доза при посадке N20P20 и расчетные системы удобрений (3‒5 вар.). В 2015 году прибавку урожайности клубней обеспечила органо-минеральная система удобрений по сравнению с эквивалентной минеральной системой (сравнить 3 и 5 варианты). Повышение дозы калийных удобрений с 225 до 270 кг д.в./га обеспечило существенную прибавку основной продукции в 2015 году. Минеральная система с максимальной дозой калийных удобрений (N125P50K270) и органо-минеральная (N70P15K45+40т/га органических удобрений) не различались.

Урожайность клубней картофеля достигла планового уровня в 2016 году, причём в этот год она была наивысшей. Применение удобрений существенно повы- сило урожайность клубней картофеля. Расчётные системы удобрения обеспечили существенную прибавку урожайности клубней как по отношению к контролю, так и по отношению к удобрению только при посадке. Существенную прибавку в 2016 году обеспечила органо-минеральная система удобрения культуры по отношению к минеральным системам (5 вар. по отношению к 3, 4 вар.).

Погодные условия 2017 года, а именно значительное количество осадков и избыток влаги в критический период роста и развития растений картофеля – бутонизация–цветение, недостаток воздуха не позволили сформировать более значительный урожай клубней.

Повышение доз вносимых удобрений вызывало закономерное увеличение урожая и в 2017 году.

В среднем за годы исследований применение удобрения в дозе N20P20 при посадке вызывало достоверное повышение урожайности картофеля на 5,4 т/га. Увеличение урожайности при изучавшейся минимальной дозе удобрений составило 38% по сравнению с контролем.

За 2015–2017 гг. применение расчетных систем удобрений (3‒5 вар.) существенно повышало урожайность культуры. Урожайность картофеля при применении удобрений в этих вариантах возросла на 10,7–15,9 т/га (76‒114 %). В годы исследований минеральная система удобрения с максимальной дозой калийных удобрений и органоминеральная система по влиянию на урожайность клубней различались несущественно.

Таким образом, в среднем за исследуемые годы расчетные системы удобрений (3‒5 вар.) повышали урожайность картофеля – на 5,3‒10,5 т/га по сравнению с удобрением только при посадке (2 вар.). Плановый уровень урожайности при применении расчетных систем удобрения был достигнут. Грамотное, научно обоснованное применение удобрений увеличивает урожайность основной продукции культурных растений. Также возрастает и урожайность побочной продукции ‒ ботвы у картофеля.

Урожайность побочной продукции приведена в таблице 2 .

Таблица 2 ‒ Урожайность ботвы картофеля при применении удобрений в годы исследований, т/га

№ п/п	Вариант	2015	2016	2017	Средняя	Прибавка
						т/га	%
1	Без удобрений (контроль)	4,38	4,58	4,57	4,51	-	-
2	N 20 P 20	5,37	7,49	6,22	6,36	1,85	41
3	N125P50K225	8,02	9,77	6,67	8,15	3,64	81
4	N125P50K270	11,36	10,76	8,02	10,05	5,54	123
5	N70P15K45+ 40т/га п. навоза	10,08	13,40	7,42	10,30	4,79	106
НСР 05		1,01	1,28	1,02

Формирование побочной продукции, как и основной, зависело от погодных условий. Наиболее благоприятные погодные условия для формирования ботвы картофеля и, следовательно, формирования основной продукции были в 2016 году.

В среднем за годы исследований внесение удобрений, как минимальной, так и расчетных доз, повышало урожайность побочной продукции. Это повышение на картофеле колебалось от 41 до 123 % по сравнению с контролем. Причем применение минимальных доз удобрений увеличивало урожайность побочной продукции на 41 %. Повышение дозы калийных удобрений с 225 до 270 кг д. в./га (3 вариант в сравнении с 4) вызывало повышение урожайности побочной продукции на 42 %. Органоминеральная система удобрений оказывала большее влияние на накопление биомассы побочной продукции по сравнению с эквивалентной ей минеральной системой (5 вариант в сравнении с 3). По сравнению с минеральной системой удобрения, рассчитанной на положительный баланс по калию (5 вариант в сравнении с 4) уступала, видимо, лимитирующим фактором при росте продукции картофеля в годы исследований являлся калий.

Содержание крахмала в клубнях картофеля при применении различных доз удобрений за 2015‒2017 годы приведено на рис. 4 .

В 2015 году удобрения вызвали незначительное снижение содержания крахмала в клубнях картофеля. Применение удобрений в дозах N125P50K225 и N125P50K270 обеспечило снижение содержания крахмала на 0,5–0,9 % в абсолютном значении, органо-минеральная система удобрений (N70P15K45+40т/га органических удобрений) позволила снизить разницу до 0,2 %.

в Со р р л %

Рис. 4. Содержание крахмала в клубнях картофеля при применении различных доз удобрений, % на натуральное состояние

В 2016 году незначительную тенденцию к увеличению содержания крахмала в клубнях картофеля обеспечили применение (N125P50K270) и органо-минеральная система удобрений (N70P15K45+40т/га органических удобрений). В 2017 году максимальное содержание крахмала наблюдалось при применении максимальной дозы калийных удобрений (4 вар.).

В среднем за 3 года исследований внесение минеральных доз удобрений снижало содержание крахмала по сравнению с контролем на 0,1–0,2 % в абсолютном значении. Максимальное содержание крахмала наблюдалось при применении органоминеральной системы удобрения (5 вар.), которая по показателю превысила эквивалентную минеральную систему на 0,2 % абс. ед. Это свидетельствует о том, что в основе повышения содержания крахмала в клубнях картофеля играет главную роль не повышение доз удобрений, а соотношение азотных, фосфорных и калийных удобрений, сбалансированное внесение удобрений.

Нитраты, нитриты и нитрозамины ‒ это канцерогенная группа некоторых соединений азота. К ним относится и селитра. Если в почву в избытке вносят азотные удобрения, то нитраты и нитриты могут перейти и в растения, выращенные на такой почве.

В опыте при внесении сбалансированных доз азотных, фосфорных и калийных удобрений в годы исследований не наблюдалось содержание нитратов, превышающих ПДК (рис. 5.) .

и Со р         тр то г/ г

Рис. 5. Содержание нитратов в клубнях картофеля при применении различных доз удобрений за 2015‒2017 годы, мг/кг натурального веса

В среднем за 3 года исследований содержание нитратов повышалось при применении удобрений. Расчетные системы удобрений повышали содержание нитратов по сравнению с внесением удобрений только при посадке (N20P20), повышение составило 36‒51%. Применение органоминеральной системы удобрения (перепревшего навоза) не вызывало повышение нитратов по сравнению с минеральными системами удобрений. Во все года исследований содержание нитратов в клубнях картофеля не превышало ПДК. В среднем за 3 года исследований содержание нитратов в клубнях картофеля при применении расчётных систем удобрений составило примерно 70–78 % от ПДК.

Статистический анализ вариабельности урожайности клубней, ботвы картофеля, содержания крахмала и нитратов показал, что колебания урожайности культуры в течение 2015–2017 гг. вызваны не только различными дозами удобрений, но и погодными условиями, незначительно – прочими (случайными факторами) (табл. 3) .

Таблица 3 ‒ Влияние различных факторов на колебания урожайности клубней, ботвы картофеля, содержание крахмала и нитратов при различных дозах удобрений за 2015 – 2017гг., % к общему варьированию

Изучаемые факторы	Урожайность клубней	Урожайность ботвы	Содержание крахмала	Содержание нитратов
Погодно-агротехнические	33	35	44	38
Дозы удобрений	62	59	31	46
Прочие	5	6	25	16

Причём урожайность клубней и ботвы в значительной степени зависела от погодно-агротехнических условий, соответственно на 33 и 35 %, в большей – от удобрений (59–62 %).

Выводы

На дерново-подзолистой среднесуглинистой почве Вологодской области в среднем за 3 года исследований применение удобрений в дозе N20P20 при посадке вызывало достоверное повышение урожайности картофеля на 5,4 т/га по сравнению с контролем. Урожайность картофеля при применении расчётных доз удобрений возросла на 10,7–15,9 т/га (76‒114%). Минеральная система удобрения с максимальной дозой калийных удобрений и органоминеральная система по влиянию на урожайность клубней различались несущественно. Расчетные системы удобрений повышали урожайность картофеля на 5,3‒10,5 т/га по сравнению с удобрением только при посадке.

Внесение удобрений, как минимальной, так и расчетных доз, повышало урожайность побочной продукции на 41‒123 % по сравнению с контролем.

В среднем за 3 года исследований внесение минеральных доз удобрений снижало содержание крахмала по сравнению с контролем на 0,1–0,2% в абсолютном значении. Максимальное содержание крахмала наблюдалось при применении органоминеральной системы удобрения, которая по показателю превысила эквивалентную минеральную систему на 0,2 % абс. ед.

В среднем за 3 года исследований содержание нитратов повышалось при применении удобрений. Расчетные системы удобрений повышали содержание нитратов по сравнению с внесением удобрений только при посадке (N20P20) на 36‒51 %. Содержание нитратов в клубнях картофеля при применении расчётных систем удобрений составило примерно 70–78 % от ПДК.

Урожайность клубней и ботвы в значительной степени зависела от погодноагротехнических условий соответственно на 33 и 35%, в большей степени от удобрений – более чем на 60%.