Обоснование уровня интенсивности химизации возделывания капусты белокочанной и лука репчатого на дерново-подзолистой почве

Размещено на http://www.allbest.ru

На правах рукописи

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук

Обоснование уровня интенсивности химизации возделывания капусты белокочанной и лука репчатого на дерново-подзолистой почве

06.01.01 - общее земледелие

Бландинский Евгений Владимирович

МОСКВА 2011

Диссертационная работа выполнена в ГНУ Всероссийский НИИ селекции и семеноводства овощных культур Россельхозакадемии в 2008-2011 годах.

Научный руководитель:

доктор биол. наук, профессор Надежкин Сергей Михайлович

Официальные оппоненты:

доктор с.-х. наук, профессор Лобода Борис Павлович

доктор с.-х. наук, ст.н.с. Старцев Виктор Иванович

Ведущая организация: Всероссийский НИИ агрохимии им. Д.Н. Прянишникова

Факс (495) 599-22-77 E-mail: vniissok@mail.ru

aspirantura@vniissok.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИССОК

Ученый секретарь совета по защите

докторских и кандидатских

диссертаций Д 220.019.01

доктор сельскохозяйственных наук,

старший научный сотрудник Пышная О.Н.

Общая характеристика работы

Актуальность исследований

Среди овощных культур, возделываемых в России, капусте белокочанной и луку репчатому принадлежит одно из ведущих мест. Однако их урожайность в большинстве хозяйств остается на низком уровне. Основная причина этого в различных почвенно-климатических зонах России - несовершенство агротехнических приемов выращивания данных культур, выражающееся в несвоевременном и (или) неэффективном применении удобрений и пестицидов, нарушении работы мелиоративных систем (Лявина, 2007).

В современных условиях удовлетворение потребностей населения в качественной продукции основных потребляемых культур возможно только при использовании высокопродуктивных сортов, определении оптимальных уровней интенсификации производства, сохранении параметров плодородия почвы, которые позволяют получать большие урожаи высококачественной продукции с наименьшими экономическими и энергетическими затратами (Кирюшин, 2000; Иванюк, 2007; Болотских, 2008).

Цель работы - выявление оптимальной интенсивности химизации при возделывании отечественных и зарубежных сортов капусты белокочанной и лука репчатого, позволяющей получить наибольший урожай высококачественной продукции при наименьших затратах антропогенных ресурсов. химизация капуста белокочанный лук репчатый

Для решения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Изучить влияние интенсивности химизации на параметры плодородия дерново-подзолистой почвы.

2. Определить влияние уровня интенсивности химизации на формирование урожайности капусты белокочанной и лука репчатого.

3. Выявить зависимость биохимического состава продукции сортов изучаемых культур от уровня интенсивности химизации.

4. Изучить влияние различных уровней химизации на вариабельность и сопряженность хозяйственно ценных признаков у сортов изучаемых культур.

5. Рассчитать экономическую и энергетическую эффективность изучаемых приемов.

Научная новизна

В работе изучено влияние различных уровней интенсивности химизации на параметры формирования урожайности, биохимический состав товарной продукции, изменчивость и сопряженность основных хозяйственно ценных и сортовых признаков отечественных и зарубежных сортов и гибридов капусты белокочанной и лука репчатого в условиях Центрально Нечерноземного региона (ЦНР) на дерново-подзолистых почвах. Показано, что положительно влияя на реализацию потенциальной продуктивности, высокий уровень химизации приводит к ухудшению качества товарной продукции по основным биохимическим параметрам у всех сортов лука репчатого. У капусты белокочанной выявлены общие и сортоспецифические закономерности изменения изучаемых признаков и их параметров в зависимости от отзывчивости сортов на изменение уровня химизации. Определена степень влияния различных факторов (уровень химизации, сорт, погодные условия) на хозяйственно ценные признаки изучаемых культур. Установлено влияние уровня химизации на изменение агрохимических показателей плодородия дерново-подзолистой почвы и проведена оценка энергетической и экономической эффективности их использования.

Практическая значимость состоит в научном обосновании оптимальных уровней интенсификации при возделывании различных сортов капусты белокочанной и лука репчатого отечественной и иностранной селекции с точки зрения продуктивности, качества продукции, а также окупаемости удобрений прибавкой урожая, экономической и энергетической эффективности средств химизации на дерново-подзолистой почве в условиях Центрального района Нечерноземной зоны России.

Положения, выносимые на защиту:

- изменение плодородия дерново-подзолистой почвы при различной интенсивности химизации;

- влияние уровня интенсивности химизации на урожайность, биохимический состав продукции, изменчивость и сопряженность признаков сортов капусты белокочанной и лука репчатого;

- окупаемость средств химизации.

Апробация работы

Основные положения диссертации доложены на Международной научно-практической конференции РГАЗУ (Москва, 2009), Международной научно-практической конференции ВНИИССОК (Москва, 2010), на отчетных сессиях аспирантов, а также на заседаниях научно-методического совета ВНИИССОК (2008-2010 годы).

Публикации

По результатам исследований опубликовано 4 печатных работы, в том числе 1 - в издании, рекомендованном ВАК РФ.

Объем и структура работы

Диссертация состоит из обзора литературы, материалов и методов исследований, четырех глав результатов и обсуждений, выводов, рекомендаций производству, списка литературы, включающего 236 наименований, из них 39 иностранных авторов. Работа изложена на 181 странице, содержит 27 таблиц, 5 рисунков, 83 приложения.

Материалы и методы исследований

Место и условия проведения исследований

Работа проводилась в 2008-2011 годах в лаборатории применения агрохимических средств в семеноводстве овощных культур ВНИИССОК в условиях ЦНР.

Перед закладкой полевых опытов пахотный слой (0-20 см) почвы характеризовался следующими агрохимическими показателями: содержание гумуса по Тюрину - 1,2-1,6%, рН_kcl 6,1-6,4, Нг 0,91-1,5 мг-экв/100 г почвы, S 17,2-23,2 мг-экв/100 г почвы, степень насыщенности основаниями 93,9-95,0%, P₂O₅ 472-674 мг/кг почвы, K₂O 167-240 мг/кг почвы, N_мин. 9-12 мг/кг почвы.

Объекты и материал исследований

Объекты исследований: капуста белокочанная (Brassica aleracia L.), лук репчатый (Allium cepa L.). Материал для исследований: сорта капусты белокочанной: Зимовка 1474 (селекции ВНИИССОК), F₁ Снежинка (селекции ВНИИССОК), F₁ Краутман (Голландия), F₁ Тобия (США), F₁ Вестри (США); сорта лука репчатого: Золотничок (селекции ВНИИССОК), Мячковский 300 (селекции ВНИИССОК), Штуттгартер ризен (Германия).

Уровни интенсивности химизации: экстенсивный, слабоинтенсивный, интенсивный, высокоинтенсивный.

Методы лабораторных исследований

Агрохимический анализ почвенных образцов проводили по соответствующим методикам: рН_kcl - по методу ЦИНАО (ГОСТ 26483); P₂O₅ и K₂O - по Кирсанову в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26207); Нг - по Каппену в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26212); S - по Каппену - Гильковицу; азот аммонийный - колориметрически с реактивом Несселера (ГОСТ 26107); гумус - по Тюрину в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26213); свинец и кадмий - атомно-абсорбционным методом на спектрометре.

Биометрические измерения растений капусты белокочанной (высота растений, диаметр розетки листьев, диаметр кочана) и лука репчатого (длина и ширина листа) - проводили согласно «Методике полевого опыта в овощеводстве и бахчеводстве» (1992).

Биохимический анализ образцов капусты белокочанной и лука репчатого проводился в отделе физиологии и биохимии растений ВНИИССОК по соответствующим методикам: сухое вещество - методом высушивания до абсолютно сухой массы (Ермаков, 1972; Пешков, 1976); витамин С - по Сапожникову (1968); нитраты - с помощью ион-селективного электрода рН-метр-иономера «Экотест-120»; сахара - по модифицированной методике Бьери (1972).

Расчеты экономической и энергетической эффективности изучаемых уровней интенсивности проводили согласно «Эколого-энерго-экономической оценке агроэкосистем» (2000).

Определение параметров адаптивности и стабильности генотипов и оценку среды проводили по методике А.В. Кильчевского и Л.В. Хотылевой (1989).

Статистическая обработка экспериментальных данных была проведена методами дисперсионного и регрессионного анализа по Б.А. Доспехову (1985) с использованием пакета прикладных программ Microsoft Office Excel.

Схемы полевых опытов

Полевые исследования проводили в двухфакторном полевом опыте. Фактор А - сорта изучаемых культур. Фактор В - уровень интенсивности химизации под капусту белокочанную: 1) экстенсивный (контроль) - N₀Р₀K₀; 2) слабоинтенсивный - N₄₀Р₁₅K₅₀; 3) интенсивный - N₂₀₀P₁₅K₁₉₀; 4) высокоинтенсивный - N₂₈₀P₁₅K₂₅₀; под лук репчатый: 1) экстенсивный - N₀Р₀K₀; 2) слабоинтенсивный - N₃₀P₁₅K₆₀; 3) интенсивный - N₁₀₀P₁₅K₁₃₅; 4) высокоинтенсивный - N₁₅₀P₁₅K₁₈₀. Двукратная обработка гуматом натрия (300 л/га 0,1%-го рабочего раствора): под капусту белокочанную после высадки рассады в поле и в период формирования кочана; под лук репчатый в период всходов и начала полегания листьев. Учетная площадь делянки под капустой белокочанной - 6,65 м² (9,5х0,7), под луком репчатым в однолетней культуре - 5,74 м² (4,1х1,4).

Изменение агрохимических свойств почвы при различных уровнях интенсивности химизации

Изменения свойств почвы (содержание гумуса, минерального азота, подвижного фосфора и обменного калия, pH_kcl, насыщенность основаниями) под воздействием агротехнических мероприятий могут оказывать влияние на продуктивность и качество овощей.

Установлено, что повышение интенсивности химизации смещает pH почвенного раствора к периоду уборки в сторону кислой реакции, увеличивает гидролитическую кислотность почвы в среднем на 0,11-0,18 мг-экв/100 г почвы (рис. 1), тогда как содержание гумуса не изменяется.

Рисунок 1 - Изменение физико-химических свойств дерново-подзолистой почвы в процессе вегетации в зависимости от уровня интенсивности химизации

Изучение динамики содержания подвижных форм элементов питания в почве позволило установить, что содержание азота во всех вариантах было более высоким в середине вегетации обеих культур. Под капустой белокочанной достоверное увеличение данного элемента относительно исходного содержания отмечено в вариантах с внесением удобрений (на 6,5-16,6 мг/кг почвы); у лука репчатого - на интенсивном и высокоинтенсивном фонах (на 18,8-34,1 мг/кг почвы).

Содержание подвижного фосфора в почве в процессе вегетации культур снижалось (относительно исходного значения): на контроле - в среднем на 8 мг/кг почвы под капустой белокочанной и на 26 мг/кг почвы под луком репчатым, на слабоинтенсивном фоне - в среднем на 9 и 16 мг/кг почвы, на интенсивном - в среднем на 12 и 19 мг/кг, на высокоинтенсивном - в среднем на 13 и 19 мг/кг.

Достоверных различий в изменении содержания обменного калия в почве к середине вегетации под капустой белокочанной отмечено не было; под луком репчатым тенденция увеличения содержания данного элемента была на интенсивном и высокоинтенсивном уровнях химизации (в среднем на 7 мг/кг почвы).

Таким образом, существенные изменения агрохимических свойств почвы были отмечены только при использовании повышенных доз минеральных удобрений, что выражалось в подкислении почвенного раствора, росте гидролитической кислотности и увеличении содержания элементов питания.

Формирование урожая и качества капусты белокочанноЙ при различных уровнях интенсификации

Биометрические и морфологические признаки сортов капусты белокочанной

Продолжительность отдельных фенофаз развития сортов капусты белокочанной в основном определяется погодными условиями и в меньшей степени зависит от интенсивности химизации, в отличие от признаков листовой розетки и кочана (табл. 1). Установлено наличие устойчивых корреляционных связей признака «уровень химизации» с диаметром розетки листьев и высотой растения (Cr=0,76…0,99); массой и диаметром кочана (Cr=0,66…0,93 и Cr=0,76…0,99 соответственно).

Наибольшей изменчивостью изученных признаков при различных уровнях интенсивности химизации в годы исследований характеризуется зарубежный гибрид F₁ Краутман (Cv=10-39%), а наименьшей вариабельность отличался отечественный гибрид F₁ Снежинка (3-16%), что говорит о большем соответствии его генотипа среде при выращивании в условиях ЦНР.

Корреляционный анализ показал, что на всех изученных уровнях химизации у большинства сортов, как и в контроле, сохранялась высокая положительная корреляционная связь между диаметром и массой кочана (Cr=0,90…1,00); высокая и средняя положительная связь между высотой растения и диаметром кочана (Cr=0,72…0,98), диаметром розетки листьев и диаметром кочана (Cr=0,63…0,88).

Максимальные значения высоты растения и диаметра листовой розетки были зафиксированы на высокоинтенсивном уровне химизации у всех сортов. Диаметр кочана у сорта Зимовка 1474 и гибрида F₁ Вестри был наибольшим на интенсивном варианте опыта, у остальных - на высокоинтенсивном. По массе кочана было установлено, что наибольший его размер у отечественных сортов отмечается на интенсивном уровне химизации, у зарубежных - на высокоинтенсивном.

Таблица 1 - Влияние уровня интенсивности химизации на биометрические характеристики капусты белокочанной (2008-2010 годы)

Сорт (А)	Уровень интенсивности (В)	Высота растений, см	Диаметр розетки листьев, см	Диаметр кочана, см	Масса кочана, кг
F1 Снежинка	1	22,0	51,7	14,8	0,6
	2	23,8	48,7	15,6	0,7
	3	24,5	51,1	15,0	0,8
	4	22,6	58,9	15,5	0,7
F1 Краутман	1	26,9	50,6	16,5	1,1
	2	36,6	63,0	18,6	1,8
	3	37,0	61,8	20,3	2,0
	4	35,4	67,4	20,8	2,1
Зимовка 1474	1	20,6	59,7	13,7	0,9
	2	27,0	60,8	17,2	1,1
	3	29,5	66,6	22,0	1,3
	4	31,3	72,6	20,5	1,2
F1 Вестри	1	28,7	77,8	20,5	0,9
	2	30,2	79,7	21,2	1,1
	3	31,8	79,9	21,6	1,2
	4	31,1	83,6	21,5	1,4
F1 Тобия	1	26,9	72,0	17,2	1,2
	2	27,2	66,0	16,0	1,4
	3	27,7	60,8	16,3	1,6
НСР05 частных различий	5,0	11,6	3,1	0,3
НСР05 фактора А	2,5	5,8	1,6	0,2
НСР05 фактора В	2,2	5,2	1,4	0,15

Таким образом, повышение уровня химизации положительно сказывается на биометрических характеристиках сортов капусты белокочанной. При этом у всех сортов капусты белокочанной по всем вариантам опыта отмечена стабильно высокая положительная связь между урожайностью и средней массой кочана (Cr=0,98… 1,00), урожайностью и высотой растения (Cr=0,66…0,92) и соответственно между массой кочана и высотой растения (Cr=0,66…0,92), что характерно для культуры в целом (Бондарева, 2009).

Урожайность капусты белокочанной

Наиболее благоприятным по погодным условиям для выращивания данной культуры был 2008 год, в котором урожайность была наибольшей (табл. 2).

Аномально высокая температура вегетационного периода 2010 года привела к снижению урожайности по сравнению с предыдущими годами исследований. У гибридов зарубежной селекции снижение урожайности было наиболее высоким в контрольном варианте: F₁ Краутман (в 2,5 раза); у F₁ Вестри и F₁ Тобия - в 1,4 раза; тогда как на высоких уровнях интенсификации - в 2,1 и в 1,2 раз соответственно. У отечественного гибрида F₁ Снежинка отмечали другую тенденцию: минимальное снижение - в контроле (в 1,5 раза) и более высокое - на повышенных уровнях химизации (в 1,8 раза). У сорта Зимовка 1474, в отличие от гибридов, урожайность была практически на одном уровне по всем вариантам опыта в разные годы исследований.

Таблица 2 - Влияние уровня интенсивности химизации на урожайность капусты белокочанной (2008-2010 годы)

Сорт (А)	Уровень интенсивности (В)	Годы исследований	Среднее по годам, т/га	Среднее отклонение
		2008	2009	2010		т/га	%
F1 Снежинка	1	27,7	23,8	19,0	23,5	-	-
	2	31,8	27,3	19,5	26,2	2,7	11,5
	3	37,3	32,1	21,0	30,1	6,6	28,2
	4	35,9	30,9	20,0	28,9	5,4	23,1
F1 Краутман	1	72,1	58,0	28,6	52,9	-	-
	2	82,9	71,3	38,6	64,3	11,4	21,5
	3	93,7	80,6	42,9	72,4	19,5	36,9
	4	97,3	83,7	47,1	76,0	23,1	43,7
Зимовка 1474	1	36,6	29,5	37,1	34,4	-	-
	2	42,1	36,2	38,6	39,0	4,6	13,3
	3	49,4	42,5	50,0	47,3	12,9	37,5
	4	47,6	40,9	45,0	44,5	10,1	29,4
F1 Вестри	1	39,8	30,2	27,9	32,6	-	-
	2	45,7	39,3	31,8	38,9	6,3	19,3
	3	51,7	44,5	39,3	45,2	12,5	38,4
	4	53,7	46,2	44,6	48,2	15,5	47,6
F1 Тобия	1	49,9	37,9	37,9	41,9	-	-
	2	57,4	49,4	45,7	50,8	8,9	21,3
	3	64,9	55,8	47,1	55,9	14,0	33,5
	4	67,4	58,0	55,0	60,1	18,2	43,5
НСР05 частных различий	15,1	12,8	10,1	9,0
НСР05 фактора А	7,6	6,4	5,0	4,9
НСР05 фактора В	6,8	5,7	4,5	4,1

Вариабельность признака «урожайность» при различных уровнях интенсивности химизации носила сортовую специфику. У большинства изученных образцов увеличение уровня химизации (кроме гибрида F₁ Снежинка) способствовало снижению вариабельности признака «урожайность».

У всех изучаемых сортов капусты белокочанной, вне зависимости от погодных условий, была характерна высокая сопряженность признаков «уровень химизации» и «урожайность» (Cr=0,74…0,97). Однако, сравнивая эффективность действия уровня химизации (прибавка урожайности относительно контроля) на урожайность (относительно контроля) в разные годы исследований, отмечены следующие особенности: у гибрида F₁ Снежинка максимальная эффективность проявилась на интенсивном уровне химизации в благоприятных условиях (30%), а в 2010 году эффективность составила 10%. Максимальная прибавка урожайности сорта Зимовка 1474 была стабильно высокой на интенсивном уровне химизации (30-36%), в отличие от других вариантов опыта. Максимальная эффективность иностранных сортов была на высокоинтенсивном уровне химизации, причем наиболее высокая в условиях 2010 года (36-43%).

Таким образом, максимальная реализация потенциальной продуктивности (прибавка урожая относительно контроля) сортов отечественной селекции (F₁ Снежинка и Зимовка 1474) наблюдается на интенсивном уровне химизации (22-27%), тогда как у сортов зарубежной селекции (F₁ Краутман, F₁ Вестри, F₁ Тобия) при высокоинтенсивном - 30-32%. Наиболее отзывчивыми на интенсификацию оказались иностранные гибриды (коэффициент регрессии - bi=1,04-1,54), тогда как у отечественных сортов данной зависимости установлено не было (bi=0,43-0,83). Экологическая оценка изучаемых фонов показала, что наиболее высокая относительная дифференцирующая способность (Sek,%) отзывчивости сортов (по урожайности) отмечена при высоком уровне интенсивности химизации (Sek=34,2%) и несколько ниже при экстенсивном (Sek=22,7%).

Биохимические показатели капусты белокочанной

В среднем за три года гибрид F₁ Снежинка и сорт Зимовка 1474 в контрольном варианте по сравнению с остальными образцами характеризовались наибольшим содержанием сухого вещества (9,9-8,8% соответственно), сахаров (7,5-7,2%), витамина С (36,4-37,4мг%), калия (329-296 мг/кг) и наименьшим накоплением нитратов (242 мг/кг и 239 мг/кг) в продукции (табл. 3). Минимальное содержание сухого вещества и максимальное накопление нитратов было у гибрида F₁ Тобия (7,8% и 302 мг/кг, соответственно), минимальное накопление суммы сахаров и витамина С - у гибрида F₁ Краутман (6,4% и 27мг%, соответственно), минимальное содержание калия - у гибрида F₁ Вестри (236 мг/кг). При этом вариабельность основных биохимических показателей (кроме содержания нитратов) у сортов изменялась от незначительной до средней, в зависимости от года исследований и была наибольшей в благоприятных условиях: по «сухому веществу», «сумме сахаров» и «содержанию калия» - 2008 год (Cv=8-14%, 6-19% и 3-19%); по «витамину С» - в 2009 году (Cv=3-19%). Варьирование показателя «содержание нитратов» независимо от года исследований было высоким Cv=50-52%.

Таблица 3 - Влияние уровня интенсивности химизации на основные биохимические показатели капусты белокочанной (2008-2010 годы)

Сорт (А)	Уровень интенсивности (В)	Сухое вещество, %	Сумма сахаров, %	Витамин С, мг%	Калий, мг/кг	Нитраты, мг/кг
Зимовка 1474	1	9,6	7,2	35,7	273	117
	2	8,9	7,5	40,2	298	201
	3	8,2	7,3	36,5	292	233
	4	8,4	6,8	37,2	321	408
F1 Снежинка	1	10,9	7,4	37,2	282	106
	2	9,8	7,9	38,5	307	190
	3	9,5	8,1	35,5	354	284
	4	9,3	6,7	34,5	373	388
F1 Вестри	1	9,0	7,2	28,1	211	112
	2	9,0	7,3	28,2	218	233
	3	8,5	7,2	30,5	264	364
	4	8,0	6,1	25,3	252	445
F1 Краутман	1	8,5	6,2	28,4	216	114
	2	8,7	6,8	28,4	275	241
	3	8,1	6,9	26,6	238	379
	4	7,1	5,6	24,4	304	464
F1 Тобия	1	7,8	6,7	31,3	238	120
	2	8,3	7,5	32,6	255	241
	3	7,6	6,7	32,5	261	388
	4	7,4	6,4	29,7	281	460
НСР05 частных различий	1,8	1,6	4,3	61	49
НСР05 фактора А	0,9	0,7	2,2	28	24
НСР05 фактора В	0,8	0,5	1,8	25	22

При высокоинтенсивном уровне химизации, по сравнению с вариантом без удобрений, у сорта Зимовка 1474, гибридов F₁ Снежинка, F₁ Вестри и F₁ Краутман отмечено достоверное снижение содержания сухого вещества в кочанах капусты белокочанной на 1,2-1,6%, у гибрида F₁ Тобия существенных различий между данными вариантами выявлено не было. Повышение доз удобрений увеличивало содержание сахаров в продукции: у гибрида F₁ Вестри, сорта Зимовка 1474 и гибрида F₁ Тобия на слабоинтенсивном уровне химизации - на 0,1, 0,3, 0,8% соответственно, у гибридов F₁ Снежинка и F₁ Краутман на интенсивном - на 0,7%. Однако дальнейшее повышение интенсивности питания достоверно снижало данный показатель на 0,3-0,7% в зависимости от сорта, за исключением сорта Зимовка 1474, у которого достоверных различий в накоплении суммы сахаров в зависимости от варианта опыта отмечено не было. Слабоинтенсивный уровень питания способствовал большему накоплению витамина С у сорта Зимовка 1474 (на 4,5мг%), по сравнению с экстенсивным уровнем; интенсивный уровень - у гибрида F₁ Вестри (на 2,4мг%). У гибридов F₁ Снежинка и F₁ Краутман максимальное накопление аскорбиновой кислоты было на экстенсивном и слабоинтенсивном уровнях химизации.

Увеличение содержания калия в продукции прямо пропорционально интенсивности питания (Cr=0,67…1,00). На повышенном уровне интенсивности разница с контролем составила 18-41%. При этом наибольшим накоплением калия в зависимости от уровня минерального питания отличались гибриды F₁ Краутман (40,7%) и F₁ Снежинка (32,3%) по сравнению с контрольным вариантом.

Повышенные дозы минеральных удобрений увеличивали содержание нитратного азота в кочанах капусты белокочанной (Cr=0,91…0,99) по сравнению с контролем в 2,5-3,1 раза. Однако количество нитратного азота во всех вариантах опыта было в пределах ПДК (500 мг/кг).

Наибольшим накоплением сухого вещества, сахаров и витамина С отличаются сорта отечественной селекции, по сравнению с иностранными. Усиление степени химизации у всех сортов приводит к снижению содержания хозяйственно ценных биохимических показателей, увеличивая концентрацию нитратного азота в продукции. Снижение нитратов в процессе хранения в продукции, выращенной на интенсивном и высокоинтенсивном уровнях минерального питания, происходило интенсивнее (в среднем на 41-51%), чем на фоне без внесения удобрений (в среднем на 17-20%), относительно исходного содержания при закладке на хранение.

Дисперсионный анализ показал, что уровень интенсивности химизации наибольшее влияние (50-90%) оказывает на изменчивость «суммы сахаров», «содержание витамина С», «содержание нитратов», тогда как на изменчивость сухого вещества и калия большую долю влияния имеют погодные условия (35% и 50%) и сортовые признаки (32% и 33% соответственно). Урожайность, в основном, определяется сортовыми признаками, доля влияния которых у отечественных сортов составляла 58%, у зарубежных - 34%, при схожем вкладе уровня химизации в изменчивость этого признака - 17%. При этом доля влияния погодных условий у отечественных сортов составляла всего 8%, тогда как у иностранных - более 30%.

Таким образом, отечественные сорта капусты белокочанной нельзя рекомендовать для включения в высокозатратные технологии из-за их низкой отзывчивости на повышенный уровень минерального питания, тогда как иностранные гибриды относятся к высокоинтенсивным сортам с высокой отзывчивостью на внесение повышенных доз минеральных удобрений и высокой восприимчивостью к погодным условиям при возделывании в условиях ЦНР на дерново-подзолистых почвах. В первую очередь, это, по-видимому, связано с тем, что выведение зарубежных сортов, как правило, проводится на высокоинтенсивных агрофонах.

Формирование урожая и качества лука репчатого при различных уровнях интенсификации

Урожайность и биометрические признаки сортов лука репчатого

В отличие от капусты белокочанной, у лука репчатого было отмечено негативное влияние усиления степени химизации на развитие ассимиляционного аппарата в начальный период развития растений, что привело к достоверному снижению площади листьев относительно контроля при высокоинтенсивном уровне химизации (на 3-16 см²/растение, в зависимости от сорта). Однако к фазе начала формирования луковицы отмечался положительный эффект действия минеральных удобрений и на конец вегетации у сорта Штуттгартер ризен площадь листьев на высокоинтенсивном уровне химизации была больше в среднем на 102 см², у сорта Мячковский 300 - на 82 см², у сорта Золотничок - на 68 см², по сравнению с контролем (112, 134 и 125 см² соответственно). При этом вариабельность признака была максимальной у сорта Штуттгартер ризен (Cv>30%), минимальная у сорта Золотничок (Cv=17%).

С повышением уровня интенсивности питания урожайность лука увеличивалась на 11,8-56,8% при тесной корреляции Cr=0,82...0,98. Максимальная эффективность удобрений (56,8%) была на сорте зарубежной селекции Штуттгартер ризен на высокоинтенсивном фоне - 20,7 т/га; на отечественных сортах - при интенсивном (в среднем 38%). При дальнейшем повышении уровня химизации эффективность удобрений незначительно снижалась (табл. 4). Существенных различий в урожайности всех сортов в зависимости от года исследований отмечено не было.

Увеличение общей площади ассимиляционного аппарата на высоких фонах минерального питания способствовало увеличению средней массы луковицы и, соответственно, урожайности; при этом была отмечена высокая сопряженность между данными признаками и уровнем химизации (Cr=0,83…0,89 и Cr=0,82…0,98, соответственно).

Таблица 4 - Влияние уровня интенсивности химизации на урожайность лука репчатого (2008, 2010 годы)

Сорт (А)	Уровень интенсивности (В)	Масса одной луковицы, г	Урожайность, т/га	Отклонение от контроля, т/га
				т/га	%
Штуттгартер ризен	1	36,0	13,2	-	-
	2	40,7	15,2	2,0	14,8
	3	45,8	18,0	4,8	36,4
	4	47,8	20,7	7,5	56,8
Мячковский 300	1	37,6	14,0	-	-
	2	42,3	15,6	1,7	11,8
	3	46,2	19,4	5,4	38,7
	4	43,9	17,6	3,6	25,8
Золотничок	1	38,5	15,3	-	-
	2	43,9	17,4	2,1	13,7
	3	49,0	21,0	5,7	37,3
	4	46,0	20,4	5,1	33,3
НСР05 частных различий	6,3	1,0
НСР05 фактора А	3,2	0,5
НСР05 фактора Б	3,7	0,6

Масса луковицы по сравнению с фоном без удобрений увеличивалась в среднем на 4,7-11,8 г, максимально - у сорта Штуттгартер ризен на 32,9% на высокоинтенсивном уровне химизации, а у сортов Золотничок и Мячковский 300 - в среднем на 25% - на интенсивном. При этом сорт Золотничок в однолетней культуре, по сравнению с другими образцами, характеризовался наибольшей массой (49,0 г) и вариабельностью (Cv=12-13%) признака «масса луковицы» при различных уровнях химизации. Более полная реализация потенциальной продуктивности отечественных сортов Мячковский 300 и Золотничок отмечена на интенсивном уровне химизации, тогда как у сорта зарубежной селекции Штуттгартер ризен - при высокоинтенсивном.

Наибольшая отзывчивость на усиление степени химизации была отмечена у сорта Штуттгартер ризен (bi=1,14), тогда как у сортов Мячковский 300 и Золотничок она была незначительна (bi=0,85 и bi=1,01). Комплексная оценка изучаемых сред за период исследований показала, что лучший фон для сравнительного анализа отзывчивости сортов на повышенные дозы минерального питания создается при использовании высокоинтенсивного уровня химизации за счет оптимального сочетания типичности (tk=0,87) с продуктивностью среды (dk=2,18) и относительной дифференцирующей способностью (Sек=12,7).

Биохимические показатели лука репчатого

Среди изучаемых образцов большим содержанием сухого вещества в продукции характеризовался сорт Штуттгартер ризен (в среднем 14,7%), меньшим - Золотничок (в среднем 13,5%), при этом у него отмечалось большее накопление сахаров (в среднем 12,7%) и аскорбиновой кислоты (в среднем 12,4мг%).

Изменение биохимических показателей лука репчатого в зависимости от уровня интенсивности химизации имело сортовую специфику (табл. 5). Достоверные различия по признаку «содержание сухого вещества» в зависимости от варианта опыта были отмечены у сортов Штуттгартер ризен и Золотничок, вариабельность которого в зависимости от года изменялась от 10% до 13%. Более высокое накопление сухого вещества (по сравнению с другими вариантами) у сорта Штуттгартер ризен (на 3,1%, по сравнению с фоном без удобрений) и сорта Золотничок (на 1,8%) отмечено на слабоинтенсивном уровне химизации. Сорт Мячковский 300 характеризовался отсутствием достоверных различий в накоплении сухого вещества и самой низкой вариабельностью данного признака (Cv=1-7%), при более высоком его накоплении на интенсивном фоне минерального питания - 14,7%. Дальнейшее усиление уровня минерального питания приводило к уменьшению содержания сухого вещества на высокоинтенсивном фоне: на 3,2% у сорта Штуттгартер ризен, на 1,1% Мячковский 300 и 3,4% у сорта Золотничок.

Таблица 5 - Влияние уровня интенсивности химизации на основные биохимические показатели лука репчатого (2008, 2010 годы)

Сорт (А)	Уровень интенсивности (В)	Сухое вещество, %	Сумма сахаров, %	Витамин С, мг%	Нитраты мг/кг (ПДК =80 мг/кг)
Штуттгартер ризен	1	13,6	12,9	12,5	24,1
	2	16,7	12,8	12,9	44,4
	3	15,0	11,4	12,4	61,7
	4	13,5	11,0	11,3	82,7
Мячковский 300	1	14,5	12,8	11,2	25,3
	2	14,2	12,5	12,3	40,4
	3	14,7	11,2	11,2	63,4
	4	13,6	11,0	9,7	76,2
Золотничок	1	13,2	13,4	12,5	24,4
	2	15,0	12,9	13,3	46,7
	3	14,2	12,5	12,6	55,1
	4	11,6	11,9	11,1	74,5
НСР05 частных различий	1,3	1,1	1,1	6,4
НСР05 фактора А	0,7	0,6	0,6	3,2
НСР05 фактора В	0,8	0,7	0,7	3,7

Подобная тенденция выявлена и для витамина С: на слабоинтенсивном фоне его содержание увеличивалось на 0,4-1,1мг% по сравнению с контролем в зависимости от сорта (достоверно только у сорта Мячковский 300), а с усилением интенсивности питания снижалось на 1,6-2,6мг%, по сравнению с контролем (достоверно у сорта Штуттгартер ризен и у сорта Золотничок). Более вариабельным этот признак был у сорта Мячковский 300 (Cv=8-13%), у других сортов - был стабильно незначительным (Cv=4-9%).

Сумма сахаров у сортов лука снижалась с увеличением доз удобрений (Cr=-0,64…-0,99): у сортов Штуттгартер ризен и Мячковский 300 достоверно на интенсивном и высокоинтенсивном фоне (на 1,5-1,9%), а у сорта Золотничок - на высокоинтенсивном фоне (на 1,5%). Данный показатель у всех сортов изменялся незначительно (Cv<10%) во все годы исследований и имел высокую степень сопряженности с урожайностью (Cr=-0,77…-0,93), а у сорта Штуттгартер ризен - с содержанием витамина С (Cr=0,77…0,86).

Усиление уровня интенсивности химизации достоверно увеличивало содержание нитратного азота в луковицах (Cr=0,95…1,00) и приводило к увеличению вариабельности данного показателя (Cv=38-50%). Минимальным содержанием NO₃ характеризовался сорт Золотничок (в среднем по всем вариантам 50,2 мг/кг), максимальным - Штуттгартер ризен (в среднем 53,2 мг/кг).

В характере накопления основных биохимических показателей качества лука репчатого были выявлены сортоспецифические различия в зависимости от уровня химизации. Так, сорт Мячковский 300 характеризовался отсутствием негативных влияний на содержание сухого вещества при увеличении минерального питания. У сорта Штуттгартер ризен и Золотничок усиление химизации выше слабоинтенсивного уровня достоверно снижало накопление сухого вещества. Схожий характер накопления сахаров отмечался у сортов Штуттгартер ризен и Мячковский 300. У них достоверно снижалось содержание сахаров с усилением степени химизации выше слабоинтенсивного уровня. Достоверные различия в накоплении витамина С у сорта Штуттгартер ризен и Золотничок были выявлены только при применении высокоинтенсивного уровня химизации. У сорта Мячковский 300 максимальное накопление аскорбиновой кислоты было достоверно на слабоинтенсивном уровне. По накоплению нитратов было установлено их достоверное увеличение пропорционально усилению степени химизации.

Наибольшая убыль сухого вещества в процессе хранения отмечалась в вариантах со слабоинтенсивным и высокоинтенсивным уровнем химизации -2,7-2,8%, в зависимости от сорта (на контроле - 1,2-2,3%). Наибольшее снижение содержания сахаров и нитратов наблюдается при выращивании лука репчатого на интенсивных фонах (в среднем на 3,0-3,4% и на 19,1-19,3 мг/кг % соответственно). Наибольшее уменьшение содержания витамина С было на слабоинтенсивном и интенсивном уровнях химизации (в среднем на 2,0мг%), на контроле было отмечено минимальное снижение данного показателя (в среднем на 0,9-1,6мг%).

На формирование всех изучаемых показателей наибольшее влияние оказывает уровень химизации: урожайность - 77,1%, масса одной луковицы - 86,6%, содержание суммы сахаров - 62,0%, содержание сухого вещества - 52,5%, содержание витамина С - 53,8%, содержание нитратного азота - 96,8%. Причем, при накоплении нитратов остальные факторы были выражены незначительно. Доля сорта оказывает значительное влияние только на накопление витамина С (30,%), тогда как влияние его на другие показатели не превышает 15,0%. Эффект от взаимодействия уровня химизации и конкретного сорта лука репчатого проявляется только при накоплении сухого вещества - 20,0%, у других показателей - 2,1-7,3%. Влияние погодных условий оказывает незначительное воздействие на формирование изучаемых показателей (не более 16,8%).

Таким образом, в ходе проведенных исследований было установлено, что с точки зрения реализации потенциальной продуктивности сорт Мячковский 300 и сорт Золотничок не рекомендуется использовать в высокозатратных технологиях, из-за низкой отзывчивости на повышенный уровень химизации, тогда как сорт Штуттгартер ризен относится к группе сортов интенсивного типа пригодных к использованию на повышенных уровнях минерального питания. Однако выращивание на высокоинтенсивном фоне приводит к ухудшению качества товарной продукции по биохимическому составу, в связи с чем, наиболее оптимальным для культуры лука репчатого в условиях ЦНР на дерново-подзолистых почвах можно считать интенсивный уровень химизации.

Эффективность применения средств химизации

Окупаемость удобрений

Наибольшей окупаемостью 1 кг NPK по всем сортам капусты белокочанной характеризовался слабоинтенсивный уровень химизации (от 25,7 кг/кг до 108,6 кг/кг), с увеличением доз минеральных удобрений данный показатель снижался и при высокоинтенсивном уровне составил 9,6-40,9 кг на 1 кг NPK. Среди изучаемых сортов наибольшие значения окупаемости были у F₁ Краутман - в среднем 71,1 кг на 1 кг NPK, наименьшие - у F₁ Снежинка - 19,1 кг на 1 кг NPK.

В отличие от капусты на луке репчатом с усилением степени химизации было отмечено увеличение окупаемости 1 кг NPK относительно прибавки урожая. Окупаемость 1 кг NPK товарной продукцией у сорта Штуттгартер ризен была наибольшей при высокоинтенсивном уровне химизации - 21,7 кг на 1 кг NPK, у сортов Золотничок и Мячковский 300 - при интенсивном - 22,8 и 21,6 кг на 1 кг NPK, соответственно.

Экономическая эффективность

Анализ экономической эффективности возделывания капусты белокочанной при различных уровнях интенсификации показал, что усиление степени химизации в целом способствовало повышению условно чистого дохода с единицы площади, при сохранении высокого уровня рентабельности. Наиболее рентабельным по всем сортам является слабоинтенсивный уровень. Рентабельность производства при этом составила минимально - 63,0% у гибрида F₁ Снежинка, максимально - 448% у гибрида F₁ Краутман. С усилением интенсивности химизации показатель рентабельности снижался, но увеличивался условно чистый доход с единицы площади. Наибольший экономический эффект (условно чистый доход) получен на интенсивном уровне химизации у гибрида F₁ Снежинка (14,0 тыс.руб.) и сорта Зимовка 1474 (62,0 тыс.руб.), на высокоинтенсивном - у гибридов F₁ Краутман (124 тыс.руб.), F₁ Вестри (66,9 тыс.руб.) и F₁ Тобия (86,7 тыс.руб.).

Экономическая эффективность возделывания сортов лука репчатого на выбранных фонах также была различной. Наибольшая рентабельность была отмечена у сорта Золотничок и сорта Мячковский 300 при интенсивном уровне химизации - 180% и 165% соответственно, при этом условно чистый доход составил 36,6 тыс. рублей и 33,6 тыс.руб. с единицы площади соответственно. Дальнейшее усиление интенсивности питания приводило к резкому снижению данных показателей у этих образцов. У сорта Штуттгартер ризен высокую рентабельность производства (174%) и условно чистый доход (47,7 тыс. рублей с единицы площади) обеспечивал высокоинтенсивный уровень химизации.

Энергетическая эффективность

Анализ энергетической эффективности возделывания капусты белокочанной и лука репчатого при разных уровнях интенсивности химизации показал обратную зависимость (Cr=-0,81…-0,99 и Cr=-0,71…-0,96) между уровнем интенсивности и коэффициентом энергетической эффективности (КЭЭ).

Наиболее высокая энергетическая эффективность на капусте белокочанной по всем образцам была получена при слабоинтенсивном уровне химизации (КЭЭ, в среднем 2,46 ед.), которая снижалась при высокоинтенсивном уровне в 3 раза. Среди сортов наибольший КЭЭ отмечен у гибрида F₁ Краутман - в среднем 2,19 ед., наименьший у гибрида F₁ Снежинка - в среднем 0,66 ед. Затраты энергии на средства химизации под капусту белокочанную составили от 4,1 до 26,4 ГДж/га, в зависимости от варианта опыта.

У сортов лука репчатого затраты энергии на средства химизации составили от 3,6 до 16,2 ГДж/га. Энергетическая эффективность возделывания лука репчатого на различных вариантах опыта также показала снижение КЭЭ при усилении степени химизации, от слабоинтенсивной (в среднем 1,14 ед.) до высокоинтенсивной (в среднем 0,64 ед.). Среди сортов КЭЭ несколько выше был у сорта Золотничок и Штуттгартер ризен - 1,01 ед. и 0,97 ед. соответственно, по сравнению с сортом Мячковский 300 - 0,76 ед.

ВЫВОДЫ

1. Рост интенсивности химизации при возделывания капусты белокочанной и лука репчатого на конец вегетации приводит к снижению pH_kcl почвы (c 6,3 до 6,05 ед.), росту содержания минерального азота и обменного калия в среднем на 3,95 мг/кг почвы и 15 мг/кг почвы под капустой белокочанной и 4,85 мг/кг почвы и 12 мг/кг почвы под луком репчатым, соответственно.

2. Для изучаемых культур характерна высокая сопряженность признаков «уровень химизации» и «урожайность» (Cr=0,74…0,98). Максимальная урожайность отечественных сортов капусты белокочанной и лука репчатого отмечена на интенсивном уровне химизации (капуста - F₁ Снежинка - 30,1 т/га, Зимовка 1474 - 47,3 т/га, лук - Золотничок - 21,0 т/га, Мячковский 300 - 19,4 т/га). Иностранные сорта дают максимальную урожайность на высокоинтенсивном фоне (капуста: F₁ Краутман - 76,0 т/га, F₁ Тобия - 60,1 т/га, F₁ Вестри - 48,2 т/га; лук: Штуттгартер ризен - 20,7 т/га).

3. У культуры лука репчатого по мере усиления степени химизации происходит снижение основных биохимических показателей, максимально - на высокоинтенсивном фоне: сухое вещество снижается на 3,0%, сумма сахаров - на 2,3%, витамин С - на 1,7мг%, а содержание нитратов - возрастает на 39 мг/кг. У капусты белокочанной влияние различных уровней химизации на биохимические показатели сортоспецифично; усиление степени химизации до высокоинтенсивного уровня у большинства сортов приводит к достоверному снижению только содержания сухого вещества (в среднем на 1,12%); увеличению калия (в среднем на 62 мг/кг) и нитратного азота (319 мг/кг) в товарной продукции.

4. В процессе хранения у капусты белокочанной наибольшее снижение витамина С и нитратов происходит на высокоинтенсивном уровне химизации (в среднем на 10,3% и 178 мг/кг, соответственно), сухого вещества - на интенсивном (на 0,85%), сахаров - на экстенсивном и слабоинтенсивном (на 1,05%). У лука репчатого наибольшие потери сухого вещества происходят на слабоинтенсивном и высокоинтенсивном фоне (на 2,58%), суммы сахаров (на 3,03%) и нитратов (на 19,2 мг/кг) - на высокоинтенсивном уровне химизации, витамина С - на слабоинтенсивном и интенсивном (на 1,98мг%).

5. У лука репчатого уровень интенсивности химизации оказывает существенное влияние на варьирование основных изученных признаков (53-97%), тогда как у капусты белокочанной данный фактор оказывает существенное влияние на накопление суммы сахаров (50%), витамина С (73%) и нитратного азота (90%) в товарной продукции; доля его влияния на накопление сухого вещества и урожайность капусты белокочанной составляет всего 12% и 17% соответственно.

6. Окупаемость 1 кг NPK и энергетическая эффективность средств химизации на капусте белокочанной снижается пропорционально усилению степени химизации в среднем от 64,6 кг/кг на слабоинтенсивном уровне химизации до 25,6 кг/кг на высокоинтенсивном и от 2,46 ед до 0,72 ед. У лука репчатого максимальная окупаемость достигается на интенсивном фоне (в среднем 22,0 кг/кг), у иностранного сорта - на высокоинтенсивном (21,7 кг/кг). Энергетическая эффективность средств химизации у лука репчатого снижается с усилением степени химизации от 1,14 ед до 0,64 ед.

7. По показателю условно чистого дохода с 1 га экономически целесообразно возделывание капусты белокочанной сорта Зимовка 1474 (62,0 тыс. руб) и гибрида F₁ Снежинка (14,0 тыс. руб) при интенсивном уровне химизации, гибридов F₁ Краутман (124 тыс. руб), F₁ Вестри (66,9 тыс. руб) и F₁ Тобия (86,7 тыс.руб.) - при высокоинтенсивном; лука репчатого сортов Золотничок (36,6 тыс.руб.) и Мячковский 300 (33,6 тыс.руб.) - при интенсивном уровне, Штуттгартер ризен (47,7 тыс.руб.) - при высокоинтенсивном.

предложения производству

Для получения наибольшего урожая высококачественной продукции отечественных и зарубежных сортов капусты белокочанной и лука репчатого на дерново-подзолистой почве в условиях ЦНР экономически целесообразно использовать интенсивный уровень химизации с внесением доз минеральных удобрений под капусту белокочанную - N₂₀₀P₁₅K₁₉₀, под лук репчатый - N₁₀₀P₁₅K₁₃₅.

Возделывание при высокоинтенсивном уровне химизации с внесением повышенных доз минеральных удобрений (капуста белокочанная - N₂₈₀P₁₅K₂₅₀; лук репчатый - N₁₅₀P₁₅K₁₈₀) целесообразно вести только на сортах зарубежной селекции для получения максимального чистого дохода.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Бландинский, Е.В. Изменение биохимического состава капусты белокочанной в процессе хранения при различной степени химизации / Е.В. Бландинский, С.М. Надежкин, А.В. Молчанова, М.Е. Кудинова // Материалы Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы овощеводства и картофелеводства». - М.: РГАЗУ, 2009. - С. 8-12

2. Бландинский, Е.В. Параметры адаптивности сортов и гибридов F₁ капусты белокочанной / Е.В. Бландинский, С.М. Надежкин, Е.Г. Добруцкая // Международная научно-практическая конференция: Современные тенденции в селекции и семеноводстве овощных культур. - М.: ВНИИССОК, 2010. - Т.2. - С. 108-111

3. Бландинский, Е.В. Урожайность и качество капусты белокочанной при разных уровнях минерального питания / Е.В. Бландинский, С.М. Надежкин // Картофель и овощи. - 2011. № 3. - С. 18

4. Бландинский, Е.В. Изменение основных показателей биохимического состава капусты белокочанной в процессе хранения / Е.В. Бландинский, С.М. Надежкин, В.К. Гинс // Материалы Международной научно-практической конференции: Селекция и семеноводство овощных культур. - М.: Изд-во ВНИИССОК, 2011. - Вып. 44. - С. 43-48

Размещено на Allbest.ru