Влияние дифференциации поливной нормы на рост и развитие картофеля летнего срока посадки в условиях поймы Нижнего Дона

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации, Новочеркасск, Российская Федерация

Влияние дифференциации поливной нормы на рост и развитие картофеля летнего срока посадки в условиях поймы нижнего дона

А.Н. Бабичев, В.Иг. Ольгаренко

Аннотация

Целью исследований являлось изучение влияния различных поливных норм на формирование урожайности картофеля летнего срока посадки в условиях черноземных почв поймы Нижнего Дона. Изучались четыре варианта режима орошения: вегетационные поливы расчетной поливной нормой для поддержания влажности расчетного слоя почвы 0,6 м в пределах 0,8-1,0 НВ (M); поливной нормой, увеличенной на 20 % от расчетной (1,2 M); поливной нормой, сниженной на 20 % от расчетной (0,8 М); поливной нормой, сниженной на 40 % от расчетной (0,6 М). Поливы во всех вариантах проводились в одни и те же сроки. В результате исследований установлено, что общая продолжительность вегетации растений от посадки до полной спелости составила от 67 до 79 суток, при этом наблюдалось удлинение вегетационного периода по мере повышения поливной нормы. Площадь листовой поверхности достигала максимальных значений в варианте 1,2 М в фазы «цветение» и «прекращение прироста ботвы» и составляла 64589 и 64976 мІ/га соответственно. Активный рост площади листовой поверхности происходил во всех вариантах с момента бутонизации до момента цветения. Ежесуточный прирост листовой поверхности на 1 га площади изменялся в этот период от 3313 мІ в варианте 0,6 М до 4457 мІ в варианте 0,8 М. В варианте 0,6 М отмечен наименьший прирост массы клубней по всем фазам развития. Максимального значения 37,42 т/га этот показатель достиг к моменту наступления фазы «полная спелость» в варианте 1,2 М, но разница с контрольным вариантом М оказалась в пределах ошибки опыта. Вариант со снижением поливной нормы на 20 % обеспечил урожайность клубней картофеля 35,23 т/га, что всего на 5 % ниже контрольного варианта. Снижение поливной нормы на 40 % привело к значительным потерям урожая (16,66 т/га, или 45 %).

Ключевые слова: поливная норма, картофель, летняя посадка, пойменные земли, площадь листовой поверхности, урожайность.

Annotation

The aim of the research is to investigate the influence of different irrigation rates on the yield of potato at summer planting for the conditions of chernozem soils of floodplain of the Lower Don. There were four variants of irrigation regime under study: irrigation by calculated irrigation rate for maintaining the moisture in soil layer 0-60 cm in the range of 0.8-1.0 of field capacity (FC), M; by irrigation rate increased by 20 % from calculated one, 1.2 M; by irrigation rate reduced by 20 % of calculated one, 0.8 M; by irrigation rate reduced by 40 % of calculated one, 0.6 M. Irrigation events in all the variants were conducted in the same dates. As a result of the study it was found that total duration of plant vegetation from planting to full maturity was from 67 to 79 days, while the increasing of vegetation period was observed for increased irrigation rate. The area of leaf surface reached maximal values in the variant of 1.2 M in phases of “flowering” and “cessation of foliage growth”, and was 64589 and 64976 square meters per hectare respectively. Active growth of leaf surface was provided in all the variants from the moment of budding to the moment of flowering. In this period daily increase of leaf surface per one hectare of the field changed from 3313 in the variant 0.6 M to 4457 square meters in the variant 0.8 M. In the variant 0.6 M the greatest increase of tuber mass at all phases of plant development was marked. The maximal value, 37.42 t/ha, of this indicator was at the beginning of the phase “full maturity” in the variant 1.2 M, but the difference with the control variant M was within the experimental error. The variant with irrigation rate reduced by 20 % provided the yield of potato tubers 35.23 t/ha what is by 5 % less than that of the control variant. Irrigation rate reduced by 40 % provided the significant loss of the yield by 16.66 t/ha or 45 %.

Keywords: irrigation rate, potato, summer planting, floodplain lands, area of leaf surface, yield.

Картофель - требовательное к влажности почвы растение, однако потребность во влаге неодинакова по фазам развития. В начале развития растение использует запасы влаги из материнского клубня. После всходов испаряющая поверхность невелика, и в это время картофель хорошо переносит засуху. Потребность растений в воде резко возрастает в период бутонизации и цветения. Это критический период по отношению к обеспеченности влагой. В это время значительное количество влаги расходуется на интенсивное клубнеобразование и прирост ботвы. Поэтому М. И. Гончарик [1], А. Ф. Ильин [2], А. С. Кружилин [3], Б. А. Шумаков [4] и многие другие рекомендуют поддержание высокой влажности почвы в этот период. Как отмечает Н. В. Тыктин [5], даже кратковременные засухи в период бутонизации - цветения снижают выход основной продукции на 17-23 %.

Как отмечают А. С. Кружилин [3] и Б. А. Шумаков [4], наиболее благоприятные условия для роста картофеля и формирования высокого урожая клубней создаются при влажности почвы 70-80 % НВ в зоне распространения основной массы корней во время цветения - клубнеобразования и не ниже 60-65 % - в период отмирания ботвы и накопления крахмала в клубнях.

Под картофелем в пойме реки Дон заняты небольшие области. Это объясняется тем, что климат области в связи с повышенным температурным режимом и низкой природной влагообеспеченностью не совсем подходит для выращивания данной культуры. Высокие и стабильные урожаи картофеля возможны только при орошении [6, 7].

Вместе с тем орошение должно быть научно и технически обосновано, производиться на высоком техническом уровне; размеры оросительных норм для картофеля должны быть количественно обоснованы с учетом современных требований экологии, ресурсоограничений и социально-экономических факторов [8].

Материалы и методы. Целью исследований являлось изучение влияния дифференциации поливной нормы на показатели роста, развития и формирование урожайности картофеля летнего срока посадки в условиях черноземных почв поймы Нижнего Дона.

Исследования проводились на территории опытного участка, расположенного в пределах Северо-Приазовской денудационно-аккумулятивной наклонной равнины. Ее поверхность характеризуется волнистым рельефом, образовавшимся в результате денудации наиболее возвышенных участков и накопления делювия в речных долинах без видимых просадочных и эрозионных форм. Местоположение опытного участка - Ростовская область, Октябрьский район, сельскохозяйственные угодья ООО «Агропредприятие Бессергеневское».

Почвенный покров опытного участка однороден, водно-физические свойства почвы приведены в таблице 1.

Таблица 1. Водно-физические свойства почвы

Плотность сложения 60-сантиметрового слоя почвы изменяется по горизонтам от 1,23 до 1,40 т/м³; удельная масса - от 2,53 до 2,56 т/м³; скважность - от 53,3 до 46,9 %; максимальная гигроскопичность - от 11,42 до 10,31 %. По механическому составу почвы относятся к тяжелосуглинистым и имеют высокую водоудерживающую способность: наименьшая влагоемкость в слое 0-0,6 м составляет 27,7 % от массы сухой почвы.

Данные о наличии питательных веществ в почве опытного участка приведены в таблице 2.

Таблица 2. Наличие питательных веществ в почве перед посевом

Пахотный слой почвы опытного участка (0-25 см) характеризуется очень низким содержанием нитратов (18,2 мг/кг почвы), низким содержанием подвижного фосфора (27,6 мг/кг почвы) и повышенным содержанием обменного калия (378 мг/кг почвы). Подпахотный слой почвы (25-60 см) характеризуется очень низким содержанием азота и фосфора (18,5 и 11,7 мг/кг почвы соответственно), повышенным содержанием калия (247 мг/кг почвы).

Показатели водно-физических свойств и содержания питательных веществ в почве опытного участка соответствуют общим характеристикам почв поймы Нижнего Дона, поэтому данный участок является репрезентативным для данного региона [9].

Климат территории умеренно континентальный с неустойчивой зимой и жарким летом, характеризуется неустойчивым умеренно континентальным климатом с недостаточным увлажнением и большим притоком солнечной энергии. Среднемноголетняя температура воздуха в наиболее холодный месяц года (январь) - минус 5,3 °С, в наиболее жаркий месяц года (август) - плюс 28,9 °С. Среднемноголетняя температура воздуха - плюс 9,9 °С. Абсолютный максимум температуры воздуха - плюс 40,1 °С. Абсолютный минимум температуры воздуха - минус 31,9 °С. Глубина промерзания почвы - до 90,0 см [9].

Вегетационные периоды в годы исследования характеризуются как влажный в 2012 г., среднесухой в 2013 г. и сухой в 2014 г. (гидротермические коэффициенты составили 1,10; 0,65 и 0,27 соответственно). За период вегетации выпало 162,8; 122,1 и 65,2 мм осадков; относительная влажность воздуха в среднем составила 51, 53 и 50 %; сумма среднесуточных температур - 1480, 2001 и 2414 °С соответственно по годам исследований.

При проведении полевых опытов использовались методики Б. А. Доспехова [10], В. Н. Плешакова [11], Т. Н. Кононенко [12] и другие общепринятые методики по постановке и проведению полевых исследований. Опыты проводились с районированным сортом Беллароза, отличающимся повышенной урожайностью по сравнению со стандартами (сортами Невский и Жуковский), устойчивостью к возбудителю рака картофеля и золотистой картофельной цистообразующей нематоде. Сорт включен в Госреестр в 2006 г. Агротехника картофеля во всех вариантах опыта была одинаковой и соответствовала рекомендованной зональными системами земледелия [9]. Посадка картофеля проводилась с 18 по 20 июня.

Схема опыта включала четыре варианта:

- вариант 1: вегетационные поливы проводились при достижении нижнего порога влажности слоя почвы 0,6 м 80 % НВ расчетной поливной нормой, обеспечивающей увлажнение этого слоя до 100 % НВ (M) (контроль);

- вариант 2: поливные нормы увеличены на 20 % от расчетной (1,2 M);

- вариант 3: поливные нормы снижены на 20 % от расчетной (0,8 М);

- вариант 4: поливные нормы снижены на 40 % от расчетной (0,6 М).

Поливы во всех вариантах проводились в одни и те же сроки. Поливы осуществлялись ДМУ-Б-488-90 «Фрегат» кругового действия с 17 опорными тележками, длина дождевальной машины - 488 м, расход воды 90 л/с.

Количество поливов, необходимых для поддержания влажности почвы соответственно заданным режимам орошения, различалось по годам исследований в зависимости от погодных условий. Элементы режима орошения картофеля приведены в таблице 3.

Таблица 3. Элементы режима орошения картофеля за 2012-2014 гг.

Во всех вариантах поддерживался один уровень минерального питания: удобрения вносились дозой N₁₅₀P₁₇₀K₉₅, рассчитанной под планируемую урожайность 40,0 т/га по методике М. К. Каюмова [13].

Опыты проводились в трехкратной повторности. Величина защитных полос в каждом варианте составляла 8 м; расстояние между вариантами, согласно стандартной методике [10], составляло 25 м с целью исключения влияния скорости ветра на величину поливной нормы по всем вариантам опыта; площадь учетной делянки - 84,0 м²; опытной - 1951 м². Был выбран систематический (последовательный) метод размещения делянок.

Результаты и обсуждение. Продолжительность вегетационного периода зависит от влияния внешних условий, в том числе влагообеспеченности, на рост и развитие картофеля летнего срока посадки.

Исследованиями установлено, что в начальный период вегетации (посадка - всходы) развитие растений во всех вариантах опыта проходило равномерно. Наблюдалось удлинение периода «всходы - бутонизация» на 2 суток в варианте опыта 1,2 М, уменьшение на 1 сутки - в варианте 0,6 М по сравнению с контролем. Период «бутонизация - цветение» только в варианте 1,2 М длился на 1 сутки дольше. Наблюдалось уменьшение периодов «цветение - прекращение прироста ботвы» и «прекращение прироста - увядание» в вариантах с уменьшенной поливной нормой (0,8 М и 0,6 М) (таблица 4).

Отмечено удлинение периода «увядание ботвы - полная спелость» на 1 сутки в варианте 1,2 М. Общая продолжительность вегетации растений от посадки до полной спелости составила от 67 до 79 суток, при этом наблюдалось удлинение вегетационного периода по мере увеличения поливной нормы.

Площадь листовой поверхности определялась в течение всего периода вегетации растений картофеля по основным фазам роста. Результаты исследований за 2012-2014 гг. приведены в таблице 5.

поливной урожайность картофель черноземный

Таблица 4. Продолжительность основных межфазных периодов картофеля в зависимости от поливной нормы, в среднем за 2012-2014 гг. В сутках

Таблица 5. Площадь листовой поверхности картофеля по фазам вегетации в зависимости от поливной нормы, в среднем за 2012-2014 гг. В м²/га

Данные, приведенные в таблице 5, показывают, что в начальный период роста и развития картофеля площадь листовой поверхности невелика (6050-6200 м²/га). В фазу «бутонизация» максимальная площадь листовой поверхности отмечена в варианте 1,2 М (32946 м²/га). В фазы «цветение» и «прекращение прироста ботвы» площадь листовой поверхности в варианте 1,2 М составляла 64589 и 64976 м²/га соответственно и так же являлась наибольшей среди вариантов. В фазе «увядание ботвы» было замечено резкое снижение площади листовой поверхности во всех вариантах, вызванное естественным отмиранием ботвы при завершении цикла вегетации картофеля.

По данным таблицы 5 построены графики изменения площади листовой поверхности для различных значений поливной нормы (рисунок 1).

Рисунок 1. Динамика нарастания площади листовой поверхности, 2012-2014 гг.

В таблице 6 представлены уравнения регрессии и достоверность аппроксимации для всех вариантов опыта.

Таблица 6. Уравнения регрессии, характеризующие динамику нарастания площади листовой поверхности, и достоверность аппроксимации

При обработке экспериментальных данных получены показатели прироста площади листовой поверхности по периодам развития растений картофеля для различных поливных норм в среднем по годам исследований за сутки (таблица 7).

Как видно из данных таблицы 7, активный рост площади листовой поверхности происходил во всех вариантах с момента бутонизации до момента цветения. Ежесуточный прирост листовой поверхности изменялся в этот период от 3313 м²/га в варианте 0,6 М до 4457 м²/га в варианте 0,8 М. Варианты М и 0,8 М показали схожие темпы нарастания площади листьев во все рассматриваемые периоды.

Таблица 7. Прирост площади листовой поверхности в зависимости от поливной нормы по периодам роста и развития, в среднем за 2012-2014 гг.

Клубнеобразование - процесс, включающий образование столонов, индукцию и образование клубней, их дальнейший рост и развитие. Столоны являются латеральными побегами, сформированными базальными почками под поверхностью почвы. Почки, формирующие столоны, закладываются на втором этапе органогенеза. Анатомически столон подобен стеблю, его структура адаптирована к транспорту воды и ассимилятов. Клубни картофеля образуются непосредственно из столонов, начиная с фазы «бутонизация» [14, 15]. Показатели прироста массы клубней по фазам вегетации картофеля представлены в таблице 8.

Таблица 8. Динамика роста клубней картофеля в зависимости от поливной нормы, в среднем за 2012-2014 гг. В т/га

Анализ данных таблицы 8 показал, что наивысший темп прироста массы клубней происходил с фазы «бутонизация» до фазы «цветение». В дальнейшем темп прироста снижался постепенно до фазы «полная спелость». Необходимо отметить, что разница между вариантами М, 1,2 М и 0,8 М в фазе «бутонизация» минимальна (18,3-19,0 т/га), а в дальнейшем (с фазы «цветение») начинает увеличиваться с повышением поливной нормы до наступления фазы «полная спелость». В варианте 0,6 М отмечен наименьший прирост массы клубней по всем фазам развития, максимального значения этот показатель достиг к моменту наступления фазы «полная спелость» (20,5 т/га). В варианте 1,2 М с завышением поливных норм на 20 % динамика нарастания массы клубней не имела значительных отличий от контрольного варианта М.

Графически динамика прироста массы клубней картофеля в течение вегетации для различных величин поливной нормы представлена на рисунке 2.

Рисунок 2. Динамика нарастания массы клубней, 2012-2014 гг.

При математической обработке данных получены уравнения регрессии с коэффициентами аппроксимации, подтверждающими достоверность представленных зависимостей (таблица 9).

Согласно схеме полевого опыта были проведены исследования по установлению влияния дифференциации поливной нормы на урожайность клубней картофеля летнего срока посадки. Результаты исследований представлены в таблице 10.

Таблица 9. Уравнения регрессии, характеризующие динамику нарастания массы клубней, и достоверность аппроксимации, 2012-2014 гг.

Таблица 10. Урожайность картофеля в зависимости от дифференциации поливной нормы

Анализ полученных данных позволил установить общие закономерности влияния дифференциации поливных, а как следствие и оросительных, норм на урожайность картофеля. Так, по всем годам исследований уставлено, что увеличение оросительной нормы на 20 % (вариант 1,2 М) от расчетной (вариант М) практически не оказывает влияния на повышение урожайности картофеля (средняя по годам прибавка от контрольного варианта составила 0,29 т/га, или 0,8 %). Снижение оросительной нормы на 20 % (вариант 0,8 М) незначительно уменьшает среднюю урожайность картофеля (на 1,90 т/га, или 5,1 %); снижение на 40 % уменьшает урожайность на 16,66 т/га (что составляет в среднем 44,9 %).

В результате математической обработки данных таблицы 10 построена графическая зависимость урожая клубней картофеля от поливной нормы и получено уравнение регрессии с высокой достоверностью аппроксимации (рисунок 3).

Рисунок 3. Зависимость урожайности картофеля от поливной нормы, в среднем за 2012-2014 гг.

Выводы

1. Общая продолжительность вегетации растений от посадки до полной спелости составила от 67 до 79 суток, при этом наблюдалось удлинение вегетационного периода по мере увеличения поливной нормы.

2. Площадь листовой поверхности растений картофеля достигала максимальных значений при увеличении поливной нормы на 20 % в фазы «цветение» и «прекращение прироста ботвы» и составляла 64589 и 64976 м²/га соответственно.

Активный рост площади листовой поверхности происходил с момента бутонизации до момента цветения. Ежесуточный прирост листовой поверхности на 1 га площади изменялся в этот период от 3313 до 4457 м².

3. При снижении поливной нормы на 40 % отмечен наименьший прирост массы клубней по всем фазам развития. Максимального значения (37,42 т/га) этот показатель достиг к моменту наступления фазы «полная спелость» при увеличении поливной нормы на 20 %. Снижение поливной нормы на 20 % обеспечило урожайность клубней картофеля 35,23 т/га. Уменьшение поливной нормы на 40 % привело к значительным потерям урожая (16,66 т/га, или 45 %).

Список литературы

1 Гончарик, М. И. Зависимость развития картофеля от влажности почвы / М. И. Гончарик // Картофель и динамика его роста. - Минск: АН БССР, 1933. - С. 33.

2 Ильин, А. Ф. Возделывание картофеля на орошаемых землях / А. Ф. Ильин // Картофель. - М.: Колос, 1979. - С. 222-231.

3 Кружилин, А. С. Физиология орошаемых полевых культур / А. С. Кружилин. - М.: Сельхозиздат, 1954. - 280 с.

4 Шумаков, Б. А. Изучение водопотребления сельскохозяйственных культур - основа для проектирования режимов орошения / Б. А. Шумаков // Биологические основы орошаемого земледелия. - М.: Изд-во АН СССР, 1957. - С. 121-123.

5 Тыктин, Н. В. Рекомендации по возделыванию картофеля в Ростовской области / Н. В. Тыктин. - Ростов н/Д.: Ростовское книжное изд-во, 1970. - 147 с.

6 Кулыгин, В. А. Агротехнические приемы и продуктивность овощных культур и картофеля в условиях орошения / В. А. Кулыгин // Плодородие. - 2011. - № 2. - С. 27-29.

7 Монастырский, В. А. Урожайность и качество картофеля летней посадки в зависимости от используемого сидерата [Электронный ресурс] / В. А. Монастырский, А. Н. Бабичев // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации: электрон. периодич. изд. / Рос. науч.-исслед. ин-т проблем мелиорации. - Электрон. журн. - Новочеркасск: РосНИИПМ, 2013. - № 4(12). - 12 с. - Режим доступа: http:rosniipm-sm.ru/archive?n=205&id=210.

8 Ольгаренко, В. И. Эксплуатация и мониторинг мелиоративных систем: учеб. для вузов / В. И. Ольгаренко, Г. В. Ольгаренко, В. Н. Рыбкин. - Коломна: Инлайн, 2006. - 391 с.

9 Зональные системы земледелия Ростовской области на 2013-2020 гг. Ч. II / С. Г. Бондаренко [и др.]; под ред. В. Н. Василенко. - Ростов н/Д.: Донской издательский дом, 2013. - 272 с.

10 Доспехов, Б. А. Методика полевого опыта / Б. А. Доспехов. - М.: Агропромиздат, 1985. - 352 с.

11 Плешаков, В. Н. Методика полевого опыта в условиях орошения / В. Н. Плешаков. - Волгоград: ВНИИОЗ, 1983. - 148 с.

12 Кононенко, Т. Н. Методика проведения полевых опытов в условиях орошения / Т. Н. Кононенко. - Ставрополь: СКУС, 1993. - 130 c.

13 Каюмов, М. К. Программирование продуктивности полевых культур / М. К. Каюмов. - М.: Росагропромиздат, 1989. - 368 с.

14 Картофель / Д. Шпаар, В. Иванюк, П. Шуманн, А. Постников [и др.]. - Минск: «ФУАинформ», 1999. - 272 с.

15 Яшина, И. М. Картофель / И. М. Яшина, Н. П. Склярова. - М.: «Фотон +», 2000. - 128 с.

Размещено на Allbest.ru