Особенности минерального питания семенного картофеля на почвах Предуралья

Земледелие. Почвоведение. Картофелеводство

ОСОБЕННОСТИ МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ СЕМЕННОГО КАРТОФЕЛЯ НА ПОЧВАХ ПРЕДУРАЛЬЯ

О.И. ЕВДОКИМОВА,

аспирант, ведущий специалист Красноуфимского УСХиП

Ю.Л. БАЙКИН,

кандидат сельскохозяйственных наук, зав. кафедрой агрохимии, почвоведения и агроэкологии А.С. ГУСЕВ,

кандидат биологических наук, доцент,

Уральская ГСХА

В свою очередь, эффективность удобрений зависит от почвенных условий, видов, форм и сочетания удобрений, а также сроков и способов их внесения. На процессы поглощения элементов питания из почвы влияют температура воздуха, почвы, количество осадков, особенности обмена веществ в растениях что, соответственно, отражается на эффективности удобрений (Журбицкий, 1965; Зимков, Мальцев, 1986; Федосеев, 1985).

Недостаток или избыток любого питательного элемента нарушает нормальный ход биохимических процессов в растениях, приводит к морфологическим и анатомическим изменениям, что сказывается на накоплении урожая клубней и их качестве.

В процессе формирования урожая изменяется количество и соотношение между элементами питания, связанное с образованием и развитием различных органов растений. Сначала преобладает рост вегетативных органов, а затем запасающих и репродуктивных. При интенсивном общем росте и при большой массе биологического урожая можно получить и очень высокие, и низкие, и даже ничтожные хозяйственные урожаи. Поэтому важно, чтобы в соответствующие периоды роста распределение образуемых и накапливаемых питательных веществ и ассимилянтов было наиболее благоприятным для формирования не только общего биологического, но и хозяйственного урожая.

В составе сухого вещества картофеля насчитывают 26 различных химических элементов. Однако наибольшую потребность картофель испытывает в азоте, фосфоре и калии.

Цели и методика исследований Для практических целей большое значение имеет изучение общего выноса и динамики потребления питательных веществ на протяжении вегетационного периода. Знание этой динамики является научной основой правильного определения сроков и способов внесения удобрений для решения основной задачи - обеспечить питание растения на протяжении всего вегетационного

Почва - основной источник минерального питания растений. Однако потребность картофеля в питательных веществах удовлетворяется природными запасами почв далеко не полностью, поэтому получение

полноценных урожаев возможно только при регулярном внесении минеральных удобрений (Авдонин, 1997; Каримова, Кокшарова, 2002; Кокшаров, 1989).

периода.

В связи с вышеизложенным целью исследований было изучение влияния минеральных удобрений на рост, развитие, характер питания и формирование урожая семенного картофеля сортов Г ранат и Невский.

Исследования проводили в 2002-2004 гг. на стационаре ГУП ОПХ Красноуфимской селекционной станции Свердловской области в полевом двухфакторном опыте. Повторность в опытах четырехкратная. Размещение делянок систематическое. Посевная площадь делянок 269 м2, учетная 190 м2. Опыты закладывались на чернозёме оподзоленном и серой лесной почве. По гранулометрическому составу почвы - тяжёлые суглинки. Агрохимические показатели пахотного слоя почв: чернозем оподзоленный -гумуса 10,1%; подвижного фосфора - 251мг/кг; калия - 246 мг/кг; рН - 5,4; серая лесная - гумуса 6,0%; подвижного фосфора - 170 мг/кг; калия - 201 мг/кг; рН - 5,2.

Схема опытов:Фактор А (сорт картофеля)1. Невский 2. Гранат Фактор Б (доза минеральных удобрений):1. Контроль (без удобрений);2.

^РИК30;3. ^8Р45К90;4. НюР60К12<Г

Агрохимические показатели почв и химический

состав растений определяли по стандартным методикам.

Площадь листового аппарата определяли «методом высечек». Чистую продуктивность фотосинтеза рассчитывали по формуле, предложенной Кид-зом, Вестом, Бригсом.

Агротехника выращивания картофеля в опыте

- рекомендуемая для зоны. Учет урожая сплошной.

Динамика нарастания сухой биомассы картофеля

Наблюдения за динамикой нарастания биомассы картофеля показывают, что в течение вегетации наибольший прирост надземной биомассы картофеля наблюдается в фазе цветения, а клубней - к концу вегетационного периода растений. Это свидетельствует о заметном снижении роста растений после цветения и преобладании метаболических процессов, связанных с передвижением питательных веществ из ботвы в клубни, накоплением крахмала и образованием плотной кожуры.

Формирование биомассы картофеля зависело от условий вегетационных периодов, биологических особенностей сорта, типа почв, а также доз вносимых минеральных удобрений.

В динамике нарастания биомассы сорта Невский отмечалось два максимума: в фазе бутонизации и фазе созревания. Биомасса этого сорта в фазе бутонизации увеличилась по сравнению с предыдущей фазой в 4,4-5,7 раза, а в фазе созревания в 3,64,2 раза. У картофеля сорта Гранат биомасса в течение вегетации увеличивалась постепенно (в 2,73,7 раза за каждую фазу развития).

Влияние минеральных удобрений на нарастание биомассы также имело свои особенности. Наибольшую общую биомассу формировали варианты и ^0Р60К120: биомасса картофеля на этих

Земледелие. Почвоведение. Картофелеводство

вариантах в конце вегетации превышала контроль в 1,1-1,9 раза.

Различия в нарастании биомассы по вариантам опыта начинают проявляться уже в фазе бутонизации: разница между контрольным вариантом и вариантами с удобрениями составила 4,0-13,3 ц/га абсолютно сухого вещества; в фазе цветения эти различия составляли уже 7,4-20,7 ц/га, а в фазе созревания 19,3-92,1 ц/га абсолютно сухого вещества. На черноземе оподзоленном в начале вегетации биомасса картофеля увеличивалась пропорционально внесенным дозам минеральных удобрений, но к фазе созревания наибольшая биомасса отмечалась в варианте ^Р^Кэд и составила для сорта Невский 148,4 ц/га и для сорта Гранат 174,7 ц/га абсолютно сухого вещества.

На серой лесной почве влияние минеральных удобрений на нарастание биомассы проявлялось по-разному: у сорта Невский максимальная биомасса во все фазы развития картофеля формировалась в варианте ^0Р60К120, в то время как у сорта Гранат в фазе созревания наибольшая биомасса отмечалась в варианте ^Р^К^ (127,3 ц/га абсолютно сухого вещества).

Формирование клубней начиналось в фазе бутонизации. В этот период доля клубней к общей биомассе составляла 15-25%, в фазе цветения эти цифры уже составили 49-51%, а в фазе созревания 2971%. Оценивая соотношения надземной и подземной части по сортам, необходимо отметить, что у сорта Гранат этот показатель был на 6% выше, чем у сорта Невский. По мере увеличения доз минеральных удобрений соотношение биомассы клубней к биомассе надземной части снижалось: в контроле биомасса клубней превышала биомассу надземной части в 3,6-5,8 раза, в то время как в варианте с наибольшей дозой удобрений ^0Р60К120 всего в 2-4,8 раза. Максимальные приросты абсолютно сухого вещества клубней у обоих сортов наблюдались в период от цветения до созревания (уборки).

Динамика потребления азота, фосфора и калия растениями картофеля

Отличительная особенность развития картофеля - та, что интенсивные ростовые процессы у него идут не только во время роста ботвы, но и в период максимального прироста клубней, который обычно совпадает с фазой цветения и с началом отмирания ботвы. Эта биологическая особенность картофеля объясняет причину его потребности питательных веществ в течение почти всего периода вегетации. Повышенную потребность картофеля в питательных веществах определяет и его слаборазвитая корневая система со слабой усваивающей способностью.

В наших опытах наиболее интенсивное потребление питательных веществ обнаруживалось в конце вегетации картофеля: по сравнению с предыдущей фазой потребление азота возросло в 1,8-3,7 раз, фосфора в 2,4-7 раз, калия в 1,6-2,7 раз (рис).

При внесении минеральных удобрений возрастало и потребление основных элементов питания растениями картофеля. Потребление питательных

Земледелие. Почвоведение. Картофелеводство

Чернозем оподзоленный

фосфор

Фазы развития картофеля: 1- всходы; 2- бутонизация; 3- цветение; 4- созревания

Рис. 1. Динамика суточного потребления питательных элементов растениями картофеля (сорт Невский).

элементов картофелем сорта Невский имело прямую зависимость от доз внесенных минеральных удобрений. При внесении минеральных удобрений в дозе ^3Р15К30 потребление азота и фосфора растениями картофеля этого сорта на черноземе оподзоленном увеличилось по сравнению с контролем лишь в фазу бутонизации, соответственно, на 20 и 30%, в фазу созревания на 50%, а калия только в фазу созревания на 50%. Уровень потребления азота, фосфора и калия в вариантах ^8Р45К90 и ^Р60К120 до конца вегетации был максимальным. На серой лесной почве в варианте ^3Р15К30 поглощение основных элементов питания превышало контроль в течение всего вегетационного периода: азота на 17-145%, фосфора на 5-33%, калия на 22-40%.

Максимальная интенсивность поглощения фосфора и калия в фазу бутонизации отмечалась в варианте с наибольшими дозами элементов питания, а в фазу цветения в варианте ^Р^К^. В конце вегетации максимальное потребление фосфора отмечено в варианте ^0Р60К120 (0,4 кг/га в сутки), а калия в варианте ^8Р45К90 (2,5 кг/га в сутки). Динамика потребления азота в вариантах ^8Р45К90 и ^0Р60К120 была одинаковой.

Потребление питательных элементов растениями картофеля сорта Гранат отличалось рядом особенностей. В варианте ^3Р15К30 поглощение питательных элементов не отличалось от контроля: на черноземе оподзоленном потребление питательных элементов в контрольном варианте и в варианте ^3Р15К30 было на одном уровне до фазы цветения, а на серой лесной почве до фазы созревания

Во второй половине вегетации потребление питательных элементов в варианте ^3Р15К30 по сравнению с контролем значительно увеличивается: поглощение азота на черноземе оподзоленном увеличилось в 1,5 раз; фосфора на 23%; калия на 31%. На серой лесной эти цифры составили, соответственно, 32%, 22% и 18%. Максимальное количество питательных элементов растения картофеля сорта Гранат на этой почве потребляли в начале вегетации в варианте ^.Р60К120 (азота 0,25 кг/га в сутки; фосфора 0,02 кг/га в сутки; калия 0,14 кг/га в сутки), а концу в варианте М,8РК90 (азота - 3,8 кг/га; фосфора - 0,31 кг/га; калия - 1,9 кг/га в сутки).

Влияние условий минерального питания на урожай картофеля и выход семенных клубней

Минеральные удобрения в значительной мере определяли формирование урожая картофеля на разных почвах (табл.1). На серой лесной почве максимальная урожайность у обоих сортов наблюдалась в варианте ^0Р60К120, где прибавка урожая клубней от внесения минеральных удобрений составила у сорта Невский 199 ц/га, а у сорта Гранат 173 ц/га. Сортовые различия наиболее четко проявились на черноземе оподзоленном, где максимальная урожайность сорта Невский в 2002 и 2004 годах наблюдалась в варианте ^8Р45К90 и составила 318 и 537 ц/га соответственно, а в 2003 году в варианте ^0Р60К120

- 528 ц/га. У сорта Гранат в зависимости от года и доз вносимых удобрений урожайность картофеля сильно варьировала. В 2002году максимальная уро-

жайность получена в варианте с низкими дозами минеральных удобрений МР15К30 и составила 498 ц/га, в 2003 году наиболее эффективны быши средние дозы удобрений М68Р45К90 - 597 ц/га, а в 2004 году наибольшая урожайность получена в варианте с наибольшей дозой минеральных удобрений ^0Р60К120 и составила 402 ц/га.

При анализе эффективности удобрений следует учитывать такой показатель, как окупаемость при-

Земледелие. Почвоведение. Картофелеводство

бавки урожая удобрениями. На черноземе оподзо-ленном у сорта Невский максимальная окупаемость наблюдалась в варианте М68Р45К90 и составила 0,71 ц/кг д.в., у сорта Гранат она проявилась в варианте ^р.5К30 и составила 1,66 ц/кг д.в. Окупаемость прибавки удобрениями имела тенденцию к снижению от меньших доз удобрений к большим. На серой лесной почве у обоих сортов наибольшая окупаемость удобрений наблюдалась в варианте 5К30

Табл. 1

Влияние минеральных удобрений на урожайность картофеля

Сорт ф актор А В ар иант ф актор В Годы Средние за 3 года

2002 2003 2004 урожайн ость, ц/га прибав ка, ц/га окупаемость прибавки удобрениями, ц/кг

Н евский Чернозем оподзоленный

Контроль 290 401 266 319 - -

N 23Р 15 К 3 0 300 428 365 365 46 0,68

N 6 8Р 45К 90 318 532 537 463 144 0,71

N 9 0Р 60К 120 304 528 432 421 102 0,38

Гранат Контроль 394 289 222 301 - -

N 23Р 15 К 3 0 498 374 372 414 1 13 1,66

N 6 8Р 45К 90 476 597 393 488 1 87 0,92

N 9 0Р 60К 120 393 558 402 45 1 150 0,56

НСР05 1 6 14 1 3

НСР05 по фактору А 8 7 5

НСР05 по фактору В 7 6 5

С ерая лесная

Н евский Контроль - 356 270 313 - -

N 23Р 15 К 3 0 - 390 343 367 54 0,79

N 6 8Р 45К 90 - 500 449 475 161 0,79

N 9 0Р 60К 120 - 541 484 512 199 0,74

Гранат Контроль - 212 355 283 - -

N 23Р 15 К 3 0 - 268,6 402 335 5 1,8 0,76

N 6 8Р 45К 90 - 321,8 432 377 93,5 0,46

N 90Р 60К 120 - 347,4 567 457 173,4 0,64

НСР05 14,87 1 8,2 5

НСР05 по фактору А 7,43 9,12

НСР05 по фактору В 6,07 7,45

и составила у сорта Невский 0,79 ц/кг д.в. и у сорта Гранат 0,76 ц/кг д.в.

Проведенные исследования позволяют установить зависимость выхода семенных клубней от применяемых доз минеральных удобрений, погодных условий вегетационных и особенностей сорта (табл. 2).

На черноземе оподзоленном наибольший выход семенных клубней картофеля сорта Невский получен в варианте ^Р^К^ и составил 212 ц/га, а сорта Гранат в варианте ^0Р60К120 (226 ц/га).

На серой лесной почве наибольший выход семенных клубней в варианте К^Р^К™ у сорта Невский (286 ц/га), а у сорта Гранат 219 ц/га в варианте N Р К

90 60 120*

Минеральные удобрения оказали влияние и на долю семенной фракции в общем урожае картофеля. Наибольший относительный выход семенной фракции у сорта Невский отмечался в вариантах с высокими дозами удобрений: М68Р45К90 и МР60К120 (48% на черноземе, 60% на серой почве). У сорта

Гранат выход относительный выход семян был наибольшим в варианте М90Р60К120.

Вынос питательных элементов и баланс азота, фосфора и калия

По количеству выноса из почвы основных элементов питания картофель значительно превосходит зерновые культуры, поскольку он наращивает большую массу клубней, для создания которых требуется много питательных элементов. Картофель, является культурой очень отзывчивой на внесение минеральных удобрений. Особенную потребность испытывает картофель в таких элементах питания как азот, фосфор и калий. Можно считать, что в среднем каждые 100 центнеров клубней выносят из почвы около 50 кг азота, 20 кг фосфора и 90 кг калия. Поэтому необходимо постоянно поддерживать режим питания растений на оптимальном уровне.

Применение минеральных удобрений увеличило урожайность картофеля и содержание азота, фосфора и калия в растениях, что, соответствен-

Земледелие. Почвоведение. Картофелеводство

но, привело к значительному увеличению выноса питательных веществ из почвы (табл.3). Особенно резко увеличился вынос азота (в 1,3-2,5 раза) и фосфора (в 1,3-2,0 раза). Вынос калия под действием минеральных удобрений увеличился в меньшей мере - на 19-85%. Особенности почв также отразились на выносе элементов питания: на контрольных вариантах на черноземе оподзоленном преобладал вынос азота, а серой лесной почве -

выносилось больше фосфора и калия.

Выводы. Анализ

Расчеты баланса питательных элементов в почве показали, что в вариантах без удобрений ежегодное отчуждение азота составило 74-135 кг/га, фосфора 11-16 кг/га, калия 83-100 кг/га. Применение минеральных удобрений не обеспечило положительный баланс азота, а лишь снизило его расход по срав-

Табл. 2

Урожайность семенных клубней

Сорт В арианты Чернозем оподзоленный Серая лесная

144 162

Контроль 44 52

161 247

Невский N 23Р 1 5К 30 45 60

212 286

N 6 ? К 9 О 48 60

200 267

N 90? 60К 120 48 60

106 109

Контроль 34 45

155 148

Гр ан ат N 23? 1 5К 30 4 1 49

186 183

N 6 ? 4 К 9 о 40 52

226 2 1 9

N 90? 60К 120 43 54

Примечание: числитель ц/га, знаменатель % от общей урожайности

нению с контролем в среднем на 1,2-2,0 раза. Положительный баланс фосфора обеспечивали минеральные удобрения с высокими дозами удобрений: дополнительное поступление фосфора в варианте ^РК^ составило 10-25 кг/га и ^0Р60К120 - 2141 кг/га. Баланс калия практически на всех вариантах опыта был отрицательным и только в варианте ^0Р60К приближался к бездефицитному.

Коэффициенты использования азота, фосфора и калия из почв и удобрений

Расчет коэффициентов использования элементов питания из почвы показал, что картофель из почвенных запасов в вариантах без удобрений использовал 24,1-35,7% азота, 3,7-5,9% фосфора, 31,2-42,7% калия. Во всех вариантах с применением удобрений отмечено увеличение степени использования одних и снижение других элементов

из почвы. Внесение удобрений способствовало лучшему усвоению фосфора из почвенных запасов: наиболее высоким он оказался в варианте ^0Р60К120 и составил 7,9-12,0%. Коэффициент использования азота, напротив, имел тенденцию к снижению с ростом доз минеральных удобрений: в варианте с высокой дозой минеральных удобрений он составил 14,2-21,1%. Степень использования калия из почв от применения удобрений не зависел. Коэффициенты использования питательных элементов из удобрений колебались в широких пределах от 1,5 до 154%. Среди элементов питания наиболее высокий коэффициент использования был у азота (43-117%) и калия (19-153%), а наименьший у фосфора (11-75%). Наибольшим коэффициентом использования всех элементов из удобрений отличался вариант ^3РК

Список литературы

1. Авдонин Н.С. Биологические качества растений в связи с условиями их возделывания// Биологические науки. -1997. - № 10. - С. 7-12.

2. Журбицкий В.М. Влияние внешних условий на минеральное питание растений// Агрохимия - 1965. - №° 3. - С. 6975.

3. Зимков В.Д. Химический состав и питание растений / Зимков В.Д., Мальцев Г.И. - М.: Агропромиздат, 1986. - С. 186-178.

4. Каримова Ш.Н. Удобрения семенных посадок на торфяниках /Каримова Ш.Н., Кокшарова М.К// картофель и овощи. - 2002. - №° 7. - С.29.

5. Кокшаров В.П. Влияние минеральных удобрений на растения, урожайность и химический состав картофеля на торфяной почве // Научные основы картофелеводства Среднего Урала. - Свердловск, 1989. - С.162-170.

6. Федосеев А.П. Погода и эффективность удобрений. - Л.: Гидрометеогиз, 1985. - 144 с.