СПОСОБ ПРИМЕНЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРЕПАРАТОВ В ТЕХНОЛОГИИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ КАРТОФЕЛЯ НА СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВАХ ЦЕНТРАЛЬНОГО НЕЧЕРНОЗЕМЬЯ
METHOD OF USING BIOLOGICAL PREPARATIONS IN POTATO CULTIVATION TECHNOLOGY ON GRAY FOREST SOILS OF CENTRAL NON-CHERNOZEM REGION

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к агрохимии, и может найти применение в технологии возделывании картофеля на серых лесных почвах.
Разработка новых технологий, адаптированных к современным условиям землепользования, одним из которых является изучение картофелеводства современных сортов и их реакции на биологические приемы возделывания картофеля. Эта культура, которая обусловлена ценными свойствами, может произрастать в различных почвенно-климатических условиях.
Следует учитывать то, что тенденция производства картофеля в определенных районах страны требует снижения применения пестицидов и переход на использование биологически активных веществ (Засорин Э.В., Прийменко Ю.М., Власов В.В. Инновационные приемы возделывания картофеля в условиях Центрального Черноземья / Вестник Курской сельскохозяйственной академии №5, с. 47-49, 2015; Андрианов А.Д., Андрианов Д.А. Удобрения и фиторегуляторы повышают иммунитет и продуктивность раннего картофеля / Картофель и овощи. №4, с. 11-12, 2006).
Главные компоненты технологии производства картофеля включают: 1 - собственно технология, состоящая из сельхозмашин, оборудования и системы мероприятий по выращиванию культуры; 2 - наличие качественного семенного материала районированных сортов; 3 - интегрированная система защиты растений от сорняков, болезней вредителей.
Одной из важнейших особенностей современного картофелеводства в Центральном Нечерноземье является сочетание промышленного (доля которого пока не велика) с фермерским и частным картофелеводством.
В этой связи поиск эффективных приемов и разработка технологии повышения, как промышленного картофеля, так и продуктивности картофеля в посадках актуальны.
В задачу исследований входило комплексная обработка биологическими препаратами картофеля, которая в основном направлена на получение большой доли товарного урожая картофеля, т.е. изучение действие препарата, которое должно проявляться в стимулировании прорастания семян, а также в усилении роста вегетативной массы и листовой поверхности растений при комплексной обработке. Кроме того, изучить испытываемые сорта в условиях Рязанской области, которые отсутствовали до настоящего времени, в том числе картофеля в условиях Нечерноземной зоны.
Таким образом, недостаточная изученность агробиологических свойств современных сортов и их реакция на биологические приемы возделывания картофеля является актуальной проблемой современного земледелия.
Следует также отметить, что исследования ученых показывают, что биологические препараты могут оказывать активное влияние на развитие растений, формирование их органов и качественных показателей. При этом на данный период времени отсутствуют комплексные подходы исследований по изучению действия биологических препаратов на сельскохозяйственных культурах, в том числе на картофеле в условиях Нечерноземной зоны (или недостаточных исследований).
Таким образом, расширение объемов и ассортимента применения таких препаратов, которые направлены на их апробацию и внедрение в производство являются актуальной задачей науки и производства.
Известен способ обогащения почвы при возделывании картофеля в зерно-пропашном севообороте, включающей внесение органических удобрений, заделку дисковыми боронами на глубину 10…12 см, после чего высевают сидерат, который при накоплении зеленой массы заделывают в почву дисковыми боронами, проводят вспашку и культивацию, при этом в качестве органического удобрения вносят навоз, который перед вспашкой равномерно распределяют по поверхности почвы в дозе 8…10 т/га, а затем запахивают эту массу под зябь на глубину 15…20 см, при этом повторно навоз вносят весной, осуществляют перепашку зяби, культивацию почвы и производят посадку картофеля (Патент RU №2576859, А01В 79/02, А01С 21/00 от 10.03.2016).
Однако недостатком его является то, что выращивание культуры картофеля не позволяет получать достаточно устойчивые урожаи с высоким качеством клубней с целью формирования их органов и качественных показателей, например, на увеличение производства товарного картофеля и урожай испытываемых сортов, в частности сорта для промышленной переработки на пищевые цели. Требования, которые заключаются в следующем: не менее 22% сухих веществ, не более 0,4% редуцирующих Сахаров, иметь не темнеющую мягкость и давать небольшие отходы при очистке клубней, т.е. они должны быть пригодны для переработки картофеля массой 80-120 грамм, размером 5-6,5 см в наибольшем поперечном измерении. Таким образом, соответствовать для промышленной переработки по сухому веществу и другим качественным показателям.
В результате этого данная технология получения картофеля недостаточно высока на серых лесных почвах Центрального Нечерноземья, что связано с обеспечением питательных веществ в пахотном слое почвы, в частности отсутствует возможность в более поздние периоды развития корневой системы использовать элементы питания, поскольку в контакт входит лишь незначительная часть корней. При этом слабое развитие корней системы в зоне расположения удобрений снижает засухоустойчивость растений картофеля, а в целом, еще и получения не достаточно экологически безопасной продукции.
Известен способ подготовки почвенной зоны под развитие картофеля, включающий нарезку гребней, внесение удобрений в гребни, последующую посадку картофеля, при этом нарезку гребней производят на меньшую высоту относительно традиционным, а посадку картофеля осуществляют в основной горизонт обработанного почвенного слоя, увеличивая глубину посадки клубней, кроме того, внесение удобрений в почву осуществляется таким образом, чтобы их максимальное содержание было на глубине 25…30 см с уменьшением этого содержания к поверхности почвы (Патент RU №2629283, А01В 79/02, А01С 21/00, А01В 49/06, А01В 13/02, А01В 13/14, А01В 33/06 от 28.08.2017).
Недостатком известного способа является то, что хотя нарезку гребней производят на меньшую высоту относительно к традиционным, а посадку картофеля осуществляют в основной горизонт обработанного почвенного слоя, увеличивая глубину посадки клубней, однако проводят внесение удобрений в почву на глубину 25…30 см., поэтому удобрения слабо используются в начальный период развития корневой системы, т.е. в более поздние периоды развития корневая система краткосрочно использует элементы питания, поскольку в контакт входит лишь незначительная часть корней. Слабое развитие корневой системы в зоне расположения снижает засухоустойчивость растений картофеля, и как следствие наблюдается недостаточная урожайность в системе картофелепроизводства, в частности, это относится к разной реакции испытываемых данных сортов в силу своих биологических особенностей по расширению использования препаратов в фитоценозах картофеля.
Наиболее близким аналогом (прототипом) к изобретению по совокупности существенных признаков является способ минимальной обработки почвы, который включает послеуборочную обработку почвы, боронование, культивацию и посев, при этом послеуборочную обработку почвы осуществляют дискаторами со скоростью не менее 16 км/ч под углом 30…40° к направлению уборки предшественника, боронование ведут пружинными боронами со скоростью движения агрегата не менее 14 км/ч под углом 30…40° к направлению обработки дискаторами, культивацию ведут культиватором, снабженным лапами-плоскорезами и игольчатыми роторами, со скоростью движения не менее 10 км/ч под углом 30…40° к направлению боронования, а посев ведут с помощью сеялки сплошного высева под углом 30…40° к направлению движения культиватора, при этом послеуборочную обработку, боронование, культивацию и посев осуществляют на глубину не более 8,0 см (Патент RU №2453090, А01В 79/02 от 20.06.2012).
Однако при этом способе является необходимостью внесение также органических удобрений (например навоз). Скорость движения послеуборочной техники связана для достижения необходимости силы воздействия на пожнивные остатки и сорные растения по уборке предшественника, т.е. обеспечить их эффективное измельчение, перемешивание с верхним слоем почвы и разравнивание поверхности. Однако такая технология выращивания культур не предусматривает применение биологических комплексных препаратов для активного влияния на развитие растений, формирования их органов и качественных показателей, например, на испытываемые сорта картофеля, который является отзывчивым на применение предложенных биологических препаратов, начиная с обработки самих клубней картофеля до влияния препаратов на сроки наступления фаз развития картофеля и на увеличение доли товарного урожая картофеля испытываемых сортов, например, сорт «Рябинушка», где прибавка урожайности должна составлять не менее 2,1 т/га.
Следовательно, необходимы новые разработки, позволяющие решать проблему экологически чистыми методами, а именно, изучение реакции сортов картофеля на биологические препараты и совершенствовать приемы повышения урожайности картофеля. Поэтому изучение по сортоиспытанию формирования урожая производства картофеля для промышленной переработки на пищевые цели и его качества, различных по биологии развития районированных и перспективных сортов картофеля при заданных нормах посадки и применения препаратов при комплексной обработке сортов на заданную урожайность позволит предложить производству наиболее продуктивное и технологическое выращивание картофеля, в частности, на серых лесных почвах на пример Рязанской области для новых и перспективных сортов картофеля как сорта: «Рябинушка», «Забава», «Фрителла», «Гала». Эти новые сорта прошли производственную проверку в агроклиматических условиях в период с 2015 по 2018 год на сельскохозяйственном предприятии «Вердерево» Рязанской области.
Экономическая эффективность технологии только по обработке клубня для сорта «Рябинушка» по урожайности увеличилась на 0,9 т/га, для сорта «Забава» на 1,0 т/га, для сорта «Фрителла» на 1,3 т/га, для сорта «Гала» на 0,2 т/га. А опрыскивание в фазу бутонизациии через 15 дней увеличило урожайность сорта «Рябинушка» на 1,6 т/га, для сорта «Забава» на 1,5 т/га, для сорта «Фрителла» на 1,9 т/га для сорта «Гала» на 1,7 т/га.
Следует учитывать, что для отдельных зон, и в частности Центрального Нечерноземья, урожайность ограничивается продолжительностью безморозного периода и суммой активных температур на этот период.
В природе внешние условия постоянно изменяются, поэтому растения могут влиять друг на друга посредством выделения в почву и в воздух особых химических веществ, которые в самых малых количествах оказывают угнетающее влияние на соседние растения. При этом исследования показывают определенное влияние применения препаратов «Альбит» и «Биокомпозит-коррект» на увеличение доли товарного урожая картофеля испытываемых сортов.
Заявленное изобретение направлено на решение следующей задачи - изучение реакции сортов картофеля на биологические препараты и совершенствование приемов повышения урожайности картофеля, а также развития растений картофеля с соответствующим периодом вегетации клубней при комплексной обработке биологическим препаратом картофеля, при этом учитывая получение экологически безопасной продукции.
Для решения поставленной задачи в известном способе применения биологических препаратов в технологии возделывания картофеля на серых лесных почвах Центрального Нечерноземья, включающий послеуборочную обработку почвы, боронование, культивацию, уборка предшественника, культивация на глубину 8,0 см, согласно изобретения в качестве предшественника используют озимую пшеницу, затем после весенней вспашки во второй декаде мая производят посадку картофеля, при этом обработку клубней перед посадкой проводят с применением биологических препаратов, а при выращивании картофеля, соответственно, проводят обработку опрыскивания растений картофеля раствором биопрепарата в фазу бутонизации с интервалом через 15 дней.
Кроме того, для промышленной переработки пригодного товарного картофеля является его масса 80…120 грамм, размером 5…6,5 см в наибольшем поперечном измерении.
Анализ патентной и научно-технической литературы не выявил технических решений, тождественных заявляемому способу, что дает основание считать его соответствующим критерию охраноспособности «новизна».
Решение проблемы эффективного использования комплексной обработки биопрепаратов (обработка клубней + опрыскивание в фазу бутонизации и через 15 дней) были выполнены на почве темно-серая лесная, тяжелосуглинистая. За четыре года исследований рН почвы составил 5,6…5,9. При таких показателях реакция почвенного раствора считается слабокислой. Содержание гумуса в почве колебалось от 3,1 до 4,0%. Почва с такими показателями считается среднегумусной, среднеплодородной.
Содержание подвижных форм фосфора - низкое (156-164 мг/кг), подвижных форм калия - повышенное (235-244 мг/кг).
Влияние биологических препаратов «Альбит» и «Биокомпозит-коррект» на продуктивность картофеля проведены нами на примере предприятия «Вердерево» Рязанской области в период с 2015 по 2018 год.
Для проведения исследований приняты сорта картофеля: «Гала», «Рябинушка», «Забава», «Фрителла» с применением биопрепаратов «Альбит» с нормой расхода 0,1 л/т с расходом рабочей жидкости 10 л/т и для некорневого внесения 50 г/га с расходом рабочей жидкости 400 л/га и биопрепарат «Биокомпозит-коррект» для обработки клубней перед посадкой в расчете 2,0 л/т, с расходом рабочей жидкости 30 л/т и для некорневого внесения 3,0 л/га с расходом жидкости 400 л/га. Таким образом, опыты включали следующие варианты:
1. Без применения биологических препаратов (контроль).
2. Обработка клубней картофеля раствором биопрепарата «Альбит» перед посадкой (с нормой расхода 0,1 л/тс расходом рабочей жидкости 10 л/т).
3. Опрыскивание вегетирующих растений картофеля раствором биопрепарата «Альбит» в фазу смыкания рядков - бутонизации с интервалом 15 дней (с нормой расхода 0,1 л/т с расходом рабочей жидкости 400 л/га).
4. Комплексная обработка биопрепаратом «Альбит» (обработка клубней + опрыскивание в фазу бутонизации и через 15 дней).
5. Без применения биологических препаратов (контроль).
6. Обработка клубней картофеля раствором биопрепарата «Биокомпозит-коррект» перед посадкой (с нормой расхода 2,0 л/т, с расходом рабочей жидкости 30 л/т).
7. Опрыскивание вегетирующих растений картофеля раствором биопрепарата «Биокомпозит-коррект» в фазу смыкания рядков-бутонизации с интервалом 15 дней (с нормой расхода 3,0 л/т с расходом рабочей жидкости 400 л/га).
8. Комплексная обработка биопрепаратом «Биокомпозит-коррект» (обработка клубней + опрыскивание в фазу бутонизации и через 15 дней).
Срок посадки - вторая декада мая. Посадка клубней картофеля произведена сажалкой СН-4Б на глубину заделки клубней 10-12 см. Посадка выполнена с шириной междурядий 70 см, норма посадки 4,2 т/га. Повторность - четырехкратная.
Сорт «Гала» - по срокам созревания относится к среднеспелому, сорт столовый.
Сорт «Рябинушка» относится к среднеспелым сортам.
Сорт «Забава» - сорт картофеля раннеспелый, столового назначения.
Сорт «Фрителла» - сорт среднеспелый, столового назначения.
Исследуемые сорта устойчивы к возбудителю рака картофеля, золотистой картофельной цистообразующей нематоде. Умеренно восприимчивы к возбудителю фитофтороза, устойчивы к морщинистой и полосчатой мозаике, скручиванию листьев.
Пример. Для Нечерноземной зоны посадке картофеля предшествовали следующие мероприятия. Предшественник - озимая пшеница. Агротехника: лущение стерни на глубину 10…12 см, зяблевая вспашка (МТЗ-1221+ПЛН-4-35) на глубину 25…27 см, ранневесеннее боронование (МТЗ-1221+БЗСС-1,0) в два следа на глубину 3…4 см, культивация (МТЗ-1221+КПС-4) на глубину 8…10 см, нарезка гребней (МТЗ-1221+КОН-2,8), подготовка клубней, посадка (МТЗ-1221+СН-4-5) на глубину 10…12 см, далее первая междурядная обработка (МТЗ-1221+КРН-4,2) на глубину 3…4 см, окучивание (МТЗ-1221+КОН-2,8) на глубину 15…20 см, защита растений (для борьбы против сорной растительности до начала всходов картофеля (третья декада мая) применялся гербицид сплошного действия «Зенкор» (1,4 кг/га), против вредителей - двухкратная обработка инсектицидом «Каратэ Зеон» (0,1 л/га при массовом заселении посадок личинками колорадского Жука) для обработки опрыскивателем АВТ-1 в агрегате с трактором МТЗ-1221, скашивание ботвы (МТЗ-1221+КИР-1,5). Следует отметить, что приемы были проведены в максимально приближенные оптимальные сроки.
Кроме того, следует отметить, что препарат «Биокомпозит-коррект» представляет собой суспензию в культуральной жидкости консорциума высокоэффективных штаммов разных видов бактерий, в том числе ранее не использовавшихся в сельскохозяйственных микробиологических препаратах. Препарат содержит культуру живых бактерий и продукты их метаболизма.
Препарат «Биокомпозит-коррект» содержит новые, впервые использованные штаммы бактерий. Микроорганизмы, входящие в состав препарата, обладают широким спектром действия, а именно фитопротекторными, ростостимулирующими, деструктивными, антагонистическими, азотфиксирующими и фосфатмобилизирующими свойствами. Штаммы - продуценты препарата являются непатогенными, безвредными для человека, животных, не обладают токсичностью, аллергенностью и токсикогенностью. Класс опасности - 4 (вещество малоопасное).
Таким образом, сочетание всех свойств препарата этого класса, делает его перспективным для использования в растениеводстве. Однако до настоящего времени в условиях на примере Рязанской области не проводилось производственных испытаний препарата «Биокомпозит-коррект» непосредственно при выращивании картофеля.
Следует отметить, что наиболее распространенным из аналогичных препаратов является «Альбит». Он стал нам фактически стандартом препаратов своего класса в практике растениеводства.
В отношении препарата биологического происхождения «Альбит» - это реальный пример, когда разработка Российских ученых является, конкурентоспособна по сравнению с лучшими аналогами нашей страны и за рубежом. В отличие от большинства аналогов, «Альбит» естественный препарат повышающий иммунитет и стрессоустойчивость растений, увеличивающий урожайность.
Действующее вещество «Альбита» - естественный биополимер поли-бетагидросималянная кислота из почвенных бактерий Bacillus megaterium. В естественных природных условиях, данные бактерии обитают на корнях растений, стимулируют их рост, защищают от болезней и неблагоприятных условий внешней среды. В состав препарата также входят вещества, стабилизирующие и усиливающие эффект основного действующего вещества: магний сернокислый, калий фосфорнокислый, калий азотнокислый, карбамид и хвойный экстракт. Препарат «Альбит» не содержит живые микроорганизмы, а только действующее вещество из них, что делает действие препарата более стабильным, менее подверженным влиянию условий внешней среды.
Метеоусловия вегетационных периодов за годы опытов: 2015, 2016, 2017 - характеризовались нормальным увлажнением и увеличенным температурным режимом (ГТК - 1,0), были относительно благоприятные для роста, развития и формирования высокой урожайности клубней. Следует отметить, что 2018 год - это год с недостаточным для картофеля увлажнением, особенно в критический период потребления влаги - фазу начала клубнеобразования (ГТК-0,8).
Период от посадки до появления всходов картофеля в годы опытов составил 22-24 дня. Сроки наступления фенологических фаз зависели от метеоусловий и влияния биологических препаратов, применение которых, способствовало ускорению появления всходов на 2-4 дня по сравнению с контрольным вариантом. Последующие фазы развития также наступали раньше. Испытываемые сорта картофеля оказались отзывчивыми на применение данных препаратов при комплексной обработке.
Действие препарата проявляется в стимулировании прорастания семян, а также в усилении роста вегетативной массы и листовой поверхности растений. В результате проведенных исследований определено влияние применения препаратов «Альбит» и «Биокомпозит-коррект» на увеличение доли товарного урожая картофеля испытываемых сортов.
Сорта для промышленной переработки на пищевые цели должны содержать не мене 22% сухих веществ, не более 0,4% редуцирующих Сахаров, иметь не темнеющую мякоть и давать небольшие отходы при очистке клубней. Наиболее пригодным для переработки является картофель массой 80-120 грамм, размером 5-6,5 см в наибольшем поперечном измерении. Отметим, что в исследованиях все сорта картофеля выполняли требования для промышленной переработки по сухому веществу и другим качественным показателям (данные таблицы не приводятся для сокращения текста).
Качественный состав клубней и биохимические процессы при одинаковых условиях производства и хранения - сортовой признак картофеля. Так, например, содержание сухого вещества картофеля мало изменялось (21,2-21,8%) от сорта картофеля, в пределах ошибки опыта. Отметим более высокое содержание крахмала у сорта «Забава» (15,3-15,5%), чем у других опытных сортов.
Таким образом, выявлен положительный эффект от применения биологических препаратов на повышение урожайности клубней. При применении препарата «Альбит» наибольшая прибавка урожая картофеля сформирована при комплексной обработке на сорте «Фрителла», и составляет 2,1 т/га по сравнению с контрольным вариантом, а наибольшая прибавка урожайности при применении препарата «Биокомпозит-коррект» сформирована при комплексной обработке на сорте «Забава» и составляет 2,9 т/га.
Максимальное число клубней с одного растения отмечено у сорта «Фрителла» - 2,2 шт. (при комплексной обработке препаратом «Альбит») и «Забава» - 2,7 шт. (при комплексной обработке препаратом «Биокомпозит-коррект»).
Наибольшее увеличение массы клубней с одного растения у сорта «Рябинушка» при комплексной обработке препаратом «Биокомпозит-коррект» (на 51,6 гр.).
Это указывает о разной реакции данных сортов на этот фактор в силу своих биологических особенностей, и создает предпосылки по расширению их использования в фитоценозах картофеля.
В опытах, все сорта картофеля выполняли требования для промышленной переработки по сухому веществу и другим качественным показателям (не приводятся). Содержание сухого вещества сортов картофеля оставалось относительно постоянной величиной 21,2-21,8%. Более высокое содержание крахмала у сорта «Забава» (15,3-15,5%).
Сроки наступления фенологических фаз зависят от метеоусловий и влияния биологических препаратов. Применение, которых способствует ускорению появлению полных всходов на 1-2 дня по сравнению с контрольным вариантом. Последующие фазы развития также наступают с опережением, но уже на 4-6 дней. По сравнению с контролем. Более эффективными оказались варианты комплексной обработки и обработки клубней препаратом «Биокомпозит-коррект» картофеля сорта «Рябинушка».
Физиологические процессы, протекающие в растении оказывают прямое влияние на формирование высоких урожаев, так как 90-98% урожая клубней картофеля создается за счет продуктивности фотосинтеза.
Как показывают результаты исследований, применяемые биопрепараты обладают высокой биологической активностью и, как следствие, способствуют более полной реализации генетического потенциала картофеля. Это проявляется в усиленном росте и развитии растений и в конечном итоге приводит к повышению урожайности и качества картофеля.
Таким образом, в системе картофелеводства применение биологических препаратов является перспективным приемом, который позволяет повысить продуктивность урожая экологически безопасного картофеля. По результатам опытов биологические препараты «Альбит» и «Биокомпозит-коррект» оказали многофункциональное действие на растения картофеля. Максимальная прибавка урожая отмечена при комплексной обработке препаратом «Биокомпозит-коррект» на сорте «Гала».