сотрудник с 01.01.2017 по настоящее время
Пермский край, Россия
ВАК 4.1.1 Общее земледелие и растениеводство
ВАК 4.1.2 Селекция, семеноводство и биотехнология растений
ВАК 4.1.4 Садоводство, овощеводство, виноградарство и лекарственные культуры
ВАК 4.1.5 Мелиорация, водное хозяйство и агрофизика
ВАК 4.2.1 Патология животных, морфология, физиология, фармакология и токсикология
ВАК 4.2.2 Санитария, гигиена, экология, ветеринарно-санитарная экспертиза и биобезопасность
ВАК 4.2.3 Инфекционные болезни и иммунология животных
ВАК 4.2.4 Частная зоотехния, кормление, технологии приготовления кормов и производства продукции животноводства
ВАК 4.2.5 Разведение, селекция, генетика и биотехнология животных
ВАК 4.3.3 Пищевые системы
ВАК 4.3.5 Биотехнология продуктов питания и биологически активных веществ
УДК 633 Полеводство
УДК 633.491 Картофель. Solanum tuberosum L.
УДК 631.82 Минеральные удобрения в целом. Искусственные удобрения в целом
Цель исследований – установить влияние различных доз и соотношений минеральных удобрений на урожайность и показатели качества картофеля в Среднем Предуралье. Исследования проведены в 2020 и 2022 гг. на опытном поле «Пермского ННИИСХ» – филиала ПФИЦ УрО РАН, расположенного в с. Лобаново, в 20 км от г. Перми. Почва опытного участка – дерново-подзолистая тяжелосуглинистая. Опыт заложен по сокращенной схеме 1/9 полного факториального эксперимента (6 × 6 × 6). Исследования проводили на картофеле сорта Гала. Урожайность картофеля в среднем за два года исследования изменялась от 17,8 т/га в варианте без применения удобрений до 25,0 т/га при применении N150P60K150. Увеличение урожайности происходило за счет применения азотных и калийных удобрений, действием которых может быть объяснено 58 % изменчивости показателя по опыту. В условиях засушливого вегетационного периода 2022 г. отмечено снижение содержания крахмала при применении минеральных удобрений с 17,4 % на контроле до 14,1 % при применении N150P150K150. В благоприятных условиях периода вегетации 2020 г. данной закономерности не установлено. Содержание сухого вещества и нитратного азота в клубнях увеличивалось при применении азотных удобрений, фосфорные и калийные удобрения снижали величину показателей. Содержание азота в фазу цветения было ниже оптимального уровня и изменялось в диапазоне от 2,65 до 3,53 %. Содержание калия варьировало в широком диапазоне от низкого до избыточного уровня. Содержание фосфора было оптимальным и избыточным.
картофель, минеральные удобрения, факториальный опыт, урожайность картофеля, крахмал, сухое вещество, нитратный азот
Введение. Применение минеральных удобрений – один из самых эффективных способов повышения продуктивности агроценозов, особенно в условиях низкого естественного плодородия дерново-подзолистых почв [1, 2]. В условиях высокой стоимости минеральных удобрений, потребности в экологизации их использования и изменяющегося климата продолжает оставаться актуальной задача рационального использования питательных веществ удобрений [1, 3–5].
Картофель клубеносный является одной из важнейших продовольственных культур в России и мире. Он хорошо отзывается на применение как минеральных, так и органических удобрений [1, 6–9]. Одним из главных негативных погодных явлений для картофеля является засуха, так как картофель требователен к обеспеченности водой, особенно в критические фазы [5]. В зависимости от влагообеспеченности меняется также эффективность применения минеральных удобрений [3, 7]. Ряд исследователей показывают, что с возрастанием доз минеральных удобрений снижается эффективность их применения даже в благоприятные годы, в условиях же засухи высокие дозы NPK могут приводить к снижению урожайности или к их низкой окупаемости [6, 8, 9].
При оценке картофеля как продовольственного товара и как сырья для промышленной переработки большое внимание уделяется биохимическому составу клубней, который может изменяться в зависимости от условий питания, сорта и погодных условий [5, 6, 8, 10, 11]. В научной литературе есть сведения о том, что показатели качества при применении удобрений могут как улучшаться [11], так и ухудшаться [5, 12, 13]. Другие исследования указывают, что качество картофеля при применении среднерекомендуемых доз изменяется незначительно или зависит от соотношения азотных и фосфорных удобрений [1]. В то же время при высоких дозах азотного удобрения, особенно в засушливых условиях вегетации, в клубнях картофеля может накапливаться избыточное содержание нитратного азота [1]. Поэтому большое значение приобретает выбор доз и соотношений минеральных удобрений, обеспечивающих сбалансированный подход между получением наибольшей урожайности и лучших показателей качества.
Цель исследования – установить влияние различных доз и соотношений минеральных удобрений на урожайность и показатели качества картофеля в Среднем Предуралье.
Объекты и методы. Исследования проводили в длительном стационарном опыте «Изучение влияния доз и соотношений минеральных удобрений на урожайность полевых культур», заложенном в 1978 и 1980 гг. на базе Пермского НИИСХ – филиала ПФИЦ УрО РАН.
Опыт заложен по сокращенной схеме 1/9 полного факториального эксперимента (6 × 6 × 6). Схема опыта предусматривает изучение 6 градаций доз азотных (N), фосфорных (Р) и калийных (K) удобрений – от 0 до 5 в условных обозначениях количества единичных доз (30 кг/га д.в.). Повторность вариантов в опыте двукратная, расположение делянок блоками, общая площадь делянки составляет 120 м2, учетная площадь – 72 м2.
Почва опытного участка – дерново-подзолистая тяжелосуглинистая, слабогумуссированная. На момент проведения исследований содержание подвижного фосфора в почве по делянкам опыта изменялось от высокого до очень высокого, содержание подвижного калия – от повышенного до очень высокого.
Исследования проведены в шестой ротации севооборота на картофеле сорта Гала в 2020 и 2022 гг. Все минеральные удобрения вносили перед посадкой картофеля под предпосадочную обработку. Агротехника в опыте – общепринятая для Центральной зоны Предуралья. Схема посадки – 75 х 50. Посадка была проведена 01.06.2020 и 01.06.2022, учет урожайности косвенным методом по 20 растениям с делянки проводили 16.09.2020 и 30.08.2022. Надземную массу растений для определения обеспеченности основными элементами питания отбирали в фазу цветения.
Основной метод математической обработки в опыте – корреляционно-регрессионный анализ, основанный на теории метода наименьших квадратов [14]. Достоверное влияние изучаемых видов и соотношений минеральных удобрений устанавливается по включению их в регрессионное уравнение после проверки соответствующих коэффициентов регрессии на достоверность. Величина коэффициента детерминации характеризует долю изменчивости зависимой переменной, которую возможно объяснить изменчивостью независимых переменных. Математическую обработку результатов проводили с помощью программы STATISTICA 10.
Показатели качества клубней картофеля и содержание NPK определяли по общепринятым методикам. Показатели структуры урожайности – в соответствии с методическими указаниями [15]. К товарной фракции относили клубни массой от 40 г и больше, к семенной – от 20 до 80 г.
Погодные условия в годы проведения исследований были различны (рис. 1). Средний ГТК за 2020 г. составил 1,5, на протяжении периода вегетации картофеля наблюдались как засушливые периоды, так и периоды с нормальным и избыточным увлажнением. За 2022 г. средний ГТК за период вегетации картофеля составил 0,62, что характеризует год как острозасушливый.
|
|
Рис. 1. ГТК вегетационных периодов 2020 и 2022 гг.
HTC of the growing seasons 2020 and 2022
Результаты и их обсуждение. В условиях 2020 г. был сформирован более высокий, по сравнению с 2022 г., уровень урожайности картофеля (табл. 1). В 2020 г. урожайность клубней картофеля изменялась от 20,0 т/га при дозе N90 до 28,5 т/га при дозе N30P120K30, в 2022 г. от 14,4 т/га на контроле до 24,2 т/га при дозе N150P60K150. Данная закономерность связана прежде всего с более засушливыми погодными условиями во второй год исследований. В среднем за два года наименьшая урожайность получена в контрольном варианте – 17,8 т/га, наибольшая в варианте N150P60K150 – 25,0 т/га. В среднем по опыту при применении минеральных удобрений урожайность составила 21,9 т/га. Наибольшая окупаемость 1 кг д.в. прибавкой урожая получена при внесении одних азотных удобрений в дозе 90 кг/га д.в. (45,6 кг/кг), наименьшая при внесении полного минерального удобрения в дозе 30 кг/га д.в. (7,8 кг/кг).
Таблица 1
Урожайность картофеля и окупаемость минеральных удобрений основной продукцией, 2020 и 2022 гг.
Potato yield and payback of mineral fertilizers by main products, 2020 and 2022
|
Вариант |
Урожайность, т/га |
Окупаемость, кг/кг |
|||
|
2020 |
2022 |
Среднее |
|||
|
т/га |
к контролю |
||||
|
Без удобрений |
21,1 |
14,4 |
17,8 |
|
– |
|
K90 |
22,8 |
14,5 |
18,6 |
0,8 |
8,9 |
|
P90 |
23,1 |
14,6 |
18,8 |
1,0 |
11,1 |
|
P90K90 |
21,8 |
18,6 |
20,2 |
2,4 |
13,3 |
|
N90 |
20,0 |
23,8 |
21,9 |
4,1 |
45,6 |
|
N90K90 |
22,7 |
21,4 |
22,0 |
4,2 |
23,3 |
|
N90P90 |
26,8 |
16,6 |
21,7 |
3,9 |
21,7 |
|
N90P90K90 |
23,5 |
18,9 |
21,2 |
3,4 |
12,6 |
|
N30P30K30 |
20,4 |
16,7 |
18,5 |
0,7 |
7,8 |
|
N30P30K120 |
25,4 |
19,5 |
22,5 |
4,7 |
26,1 |
|
N30P120K30 |
28,5 |
17,7 |
23,1 |
5,3 |
29,4 |
|
N30P120K120 |
20,8 |
22,4 |
21,6 |
3,8 |
14,1 |
|
N120P30K30 |
21,5 |
20,5 |
21,0 |
3,2 |
17,8 |
|
N120P30K120 |
27,6 |
16,1 |
21,9 |
4,1 |
15,2 |
|
N120P120K30 |
27,0 |
17,9 |
22,4 |
4,6 |
17,0 |
|
N120P120K120 |
28,1 |
21,4 |
24,7 |
6,9 |
19,2 |
|
N60P60K60 |
27,1 |
20,2 |
23,7 |
5,9 |
32,8 |
|
N60P60K150 |
25,4 |
20,6 |
23,0 |
5,2 |
19,3 |
|
N60P150K60 |
23,7 |
20,1 |
21,9 |
4,1 |
15,2 |
|
N60P150K150 |
25,3 |
21,3 |
23,3 |
5,5 |
15,3 |
|
N150P60K60 |
24,3 |
19,0 |
21,6 |
3,8 |
14,1 |
|
N150P60K150 |
25,8 |
24,2 |
25,0 |
7,2 |
20,0 |
|
N150P150K60 |
26,9 |
19,1 |
23,0 |
5,2 |
14,4 |
|
N150P150K150 |
26,9 |
18,5 |
22,7 |
4,9 |
10,9 |
По результатам корреляционно-регрессионного анализа получены регрессионные уравнения, описывающие действие изучаемых доз и соотношений минеральных удобрений на урожайность картофеля (формулы (1)–(3)). В условиях 2020 г. основная роль в увеличении урожайности принадлежала фосфорным удобрениям и в меньшей степени – калийным. C повышением доз эффективность удобрений снижалась. В условиях 2022 г. основная роль в увеличении урожайности принадлежала азотным удобрениям, эффективность которых также снижалась при возрастании доз. В среднем за два года проявилось действие азотных и калийных удобрений, которое не было взаимосвязано (рис. 2). Необходимо отметить, что полученные коэффициенты детерминации находились на относительно низком уровне: действием минеральных удобрений может быть объяснено только 58 % изменчивости урожайности в среднем за два года и 52–59 % изменчивости по годам
|
|
(1) |
|
|
(2) |
|
|
(3) |
где У20, У22, У20, 22 – урожайность картофеля в 2020, 2022 гг. и в среднем за 2020 и 2022 гг. т/га; N, P, К – дозы азотных, фосфорных и калийных удобрений в кодированном виде – количество единичных доз; 20,56; 14,85; 18,67 – теоретическая урожайность в варианте без применения удобрений; 1,3299–0,3856 – коэффициенты регрессии, характеризующие действие удобрений.
|
|
Рис. 2. Влияние возрастающих доз N и K на урожайность картофеля (2020 и 2022 гг.) (расчетные данные)
The effect of increasing doses of N and K on potato yields (2020 and 2022) (estimated data)
Урожайность клубней картофеля определялась массой клубней с куста (r = 0,74), которая изменялась в среднем за два года исследований от 544,8 г на контроле до 794,0 г в варианте N150P60K150 (табл. 2). Наименьшее количество клубней в кусте было получено в варианте N60P60K150, в среднем при применении удобрений количество клубней составило 18 шт/куст. Средняя масса клубня изменялась в широком диапазоне от 29,8 до 50,9 г, максимальное значение получено в варианте N150P60K150, где количество клубней было минимальным среди всех вариантов опыта. Содержание в урожае товарной фракции, к которой относили клубни массой от 40 г и выше, изменялось по вариантам опыта от 48,5 до 79,3 %, семенной, к которой относили клубни массой от 20 до 80 г, от 47,8 до 75,5 %. Средняя масса клубня, содержание товарной фракции и семенной фракции в среднем по всем вариантам с применением минеральных удобрений установились на уровне контроля: 38,0 г, 65,3 и 65,5 % соответственно.
Регрессионные уравнения, описывающие влияние изучаемых минеральных удобрений на показатели структуры картофеля, в среднем за два года представлены в формулах (4)–(8). Для таких показателей, как масса и количество клубней, а также процент семенной фракции в урожае, были получены статистически доказуемые уравнения регрессии. Коэффициент детерминации в этих уравнениях находился при этом на относительно низком уровне – действием изучаемых минеральных удобрений можно объяснить только 25–37 % изменчивости данных показателей. Основной вклад в эту изменчивость оказывали азотные и фосфорные удобрения. Для средней массы клубня и содержания товарной фракции в урожае картофеля статистически значимых уравнений получено не было.
Таблица 2
Структура урожайности картофеля (2020 и 2022 гг.), т/га
Potato yield structure (2020 and 2022), t/ha
|
Вариант |
Масса клубней, г/куст |
Количество клубней, шт/куст |
Средняя масса клубня, г |
Содержание в урожае картофеля, % |
|
|
товарной фракции |
семенной фракции |
||||
|
Без удобрений |
544,8 |
13,5 |
39,1 |
65,0 |
64,4 |
|
K90 |
582,5 |
15,5 |
35,1 |
60,1 |
75,5 |
|
P90 |
624,2 |
17,0 |
36,3 |
65,3 |
70,6 |
|
P90K90 |
624,3 |
19,0 |
32,6 |
57,5 |
69,1 |
|
N90 |
683,8 |
18,5 |
36,6 |
65,6 |
70,1 |
|
N90K90 |
688,9 |
17,0 |
41,7 |
71,7 |
70,8 |
|
N90P90 |
649,2 |
18,5 |
34,9 |
66,1 |
65,4 |
|
N90P90K90 |
634,0 |
18,5 |
34,6 |
60,3 |
68,0 |
|
N30P30K30 |
570,9 |
17,0 |
33,9 |
58,0 |
66,3 |
|
N30P30K120 |
635,0 |
16,5 |
37,3 |
69,3 |
71,5 |
|
N30P120K30 |
673,3 |
17,0 |
39,4 |
67,5 |
53,5 |
|
N30P120K120 |
683,9 |
18,0 |
42,7 |
73,5 |
61,4 |
|
N120P30K30 |
696,8 |
18,0 |
39,8 |
65,3 |
70,0 |
|
N120P30K120 |
577,2 |
18,0 |
29,8 |
48,5 |
69,9 |
|
N120P120K30 |
751,1 |
20,0 |
37,0 |
62,4 |
67,2 |
|
N120P120K120 |
718,2 |
18,0 |
39,6 |
67,5 |
61,3 |
|
N60P60K60 |
752,5 |
19,0 |
39,6 |
67,7 |
68,5 |
|
N60P60K150 |
693,5 |
13,0 |
50,9 |
79,3 |
47,8 |
|
N60P150K60 |
657,9 |
16,0 |
40,8 |
69,6 |
66,6 |
|
N60P150K150 |
609,0 |
14,5 |
42,2 |
69,6 |
56,9 |
|
N150P60K60 |
698,5 |
21,0 |
33,6 |
57,3 |
68,0 |
|
N150P60K150 |
794,0 |
19,5 |
42,3 |
73,9 |
61,1 |
|
N150P150K60 |
691,6 |
16,0 |
40,9 |
69,6 |
64,9 |
|
N150P150K150 |
639,5 |
19,5 |
32,9 |
56,4 |
63,3 |
|
|
(4) |
|
|
(5) |
|
|
(6) |
|
|
(7) |
|
|
(8) |
где масса…, количество…, средняя..., товарная…, семенная… – показатели структуры урожайности картофеля в среднем за 2020 и 2022 гг.; N, P, К – дозы азотных, фосфорных и калийных удобрений в кодированном виде – количество единичных доз; 595,34; 15,29; 69,82 – теоретические значения показателей в варианте без применения удобрений; const – постоянное значение; 47,3138–2,0456 – коэффициенты регрессии, характеризующие действие удобрений.
Содержание крахмала в клубнях картофеля в среднем за два года исследований составило 14,6 % на контроле и при применении удобрений снижалось: в среднем по всем вариантам с внесением минеральных удобрений оно составило 13,7 % и достигло минимума в варианте с максимальной дозой N150P150K150 (табл. 3). Данная закономерность была отмечена изначально в засушливом 2022 г., когда среднее содержание крахмала по всем вариантам с применением удобрений составило 15,6 при 17,4 % на контроле. В условиях 2020 г., когда в целом за период вегетации отмечено нормальное увлажнение (ГТК = 1,5) при содержании крахмала в контрольном варианте на уровне 11,7 %, содержание в среднем по всем вариантам с применением удобрений составило 11,9 %.
Таблица 3
Показатели качества картофеля сорта Гала (2020 и 2022 гг.)
Quality indicators of Gala potatoes (2020 and 2022)
|
Вариант |
Крахмал, % |
Сухое вещество, % |
Нитраты, мг/кг |
||||||
|
2020 |
2022 |
Среднее |
2020 |
2022 |
Среднее |
2020 |
2022 |
Среднее |
|
|
Без удобрений |
11,7 |
17,4 |
14,6 |
19,9 |
22,7 |
21,3 |
46 |
100 |
73 |
|
K90 |
11,9 |
16,5 |
14,2 |
18,8 |
23,4 |
21,1 |
61 |
81 |
71 |
|
P90 |
12,7 |
17,4 |
15,1 |
20,5 |
22,2 |
21,4 |
48 |
84 |
66 |
|
P90K90 |
13,5 |
15,9 |
14,7 |
18,9 |
21,4 |
20,2 |
46 |
110 |
78 |
|
N90 |
13,1 |
16,7 |
14,9 |
19,9 |
23,2 |
21,6 |
52 |
134 |
93 |
|
N90K90 |
11,1 |
15,3 |
13,2 |
18,5 |
20,8 |
19,7 |
53 |
172 |
113 |
|
N90P90 |
12,4 |
17,4 |
14,9 |
20,4 |
24,0 |
22,2 |
52 |
128 |
90 |
|
N90P90K90 |
14,0 |
14,1 |
14,1 |
18,0 |
20,4 |
19,2 |
51 |
146 |
98 |
|
N30P30K30 |
12,4 |
15,9 |
14,2 |
18,6 |
22,8 |
20,7 |
57 |
105 |
81 |
|
N30P30K120 |
12,1 |
15,0 |
13,6 |
19,4 |
21,7 |
20,6 |
62 |
126 |
94 |
|
N30P120K30 |
10,5 |
15,5 |
13,0 |
18,1 |
22,4 |
20,3 |
53 |
102 |
77 |
|
N30P120K120 |
11,0 |
14,4 |
12,7 |
18,3 |
20,7 |
19,5 |
49 |
90 |
70 |
|
N120P30K30 |
10,8 |
16,8 |
13,8 |
20,0 |
23,7 |
21,9 |
54 |
171 |
112 |
|
N120P30K120 |
11,3 |
16,4 |
13,9 |
17,9 |
21,7 |
19,8 |
71 |
148 |
109 |
|
N120P120K30 |
12,7 |
15,9 |
14,3 |
19,6 |
22,4 |
21,0 |
53 |
123 |
88 |
|
N120P120K120 |
12,3 |
14,3 |
13,3 |
19,1 |
20,9 |
20,0 |
58 |
139 |
98 |
|
N60P60K60 |
11,6 |
14,8 |
13,2 |
19,2 |
22,3 |
20,8 |
63 |
122 |
93 |
|
N60P60K150 |
10,9 |
15,4 |
13,2 |
18,4 |
19,8 |
19,1 |
69 |
95 |
82 |
|
N60P150K60 |
11,5 |
17,1 |
14,3 |
19,0 |
22,0 |
20,5 |
48 |
106 |
77 |
|
N60P150K150 |
11,3 |
14,2 |
12,8 |
17,6 |
20,6 |
19,1 |
42 |
122 |
82 |
|
N150P60K60 |
11,5 |
15,1 |
13,3 |
18,0 |
21,5 |
19,8 |
54 |
177 |
115 |
|
N150P60K150 |
12,5 |
14,6 |
13,6 |
16,9 |
19,7 |
18,3 |
66 |
144 |
105 |
|
N150P150K60 |
10,9 |
15,8 |
13,4 |
18,9 |
21,7 |
20,3 |
68 |
139 |
103 |
|
N150P150K150 |
11,2 |
14,1 |
12,7 |
15,7 |
19,6 |
17,7 |
57 |
146 |
101 |
Содержание сухого вещества изменялось в диапазоне от 15,7 до 20,5 % в 2020 г. и от 19,6 до 24,0 % в 2022 г. В оба года исследований минимальное значение показателя отмечено при применении максимальной в опыте дозе полного минерального удобрения N150P150K150.
Содержание нитратного азота в клубнях зависело от погодных условий периода вегетации: в более влажный 2020 г. оно варьировало в относительно узком диапазоне 42–71 мг/кг, в засушливом 2022 г. – в диапазоне 81–177 мг/кг. Наиболее высокие значения показателя отмечены в вариантах, где внесение азотных удобрений не сопровождалось внесением фосфорных и калийных. Превышения предельно допустимой концентрации нитратов в картофеле не выявлено ни в один из годов проведения исследования.
Отмеченные выше закономерности нашли свое выражение в регрессионных уравнениях (формулы (9)–(11)). Содержание крахмала достоверно снижалось под действием азотных и калийных удобрений, их действием можно объяснить 45 % изменчивости показателя по вариантам опыта. Связано это с тем, что при увеличении дозы азотных удобрений, особенно при низких дозах фосфорных, нарушается поступление углеводов из листьев в клубень. Стоит отметить, что в условиях достаточного увлажнения 2020 г. статистически значимого уравнения не было получено. В условиях засушливого 2022 г. статистически значимо было негативное влияние на содержание крахмала калийных удобрений (R2 = 0,57), что нашло свое выражение в уравнении по усредненным за два года данным. Общеизвестно, что ионы хлора, содержащиеся в большом количестве в хлористом калии, вызывают снижение содержание крахмала, тем не менее достоверно такой эффект получилось обнаружить только в условиях засухи.
|
|
(9) |
|
|
(10) |
|
|
(11) |
где крахмал, сухое вещество, нитраты – содержание крахмала (%), сухого вещества (%) и нитратного азота (мг/кг) в клубнях картофеля в среднем за 2020 и 2022 гг.; N, P, К – дозы азотных, фосфорных и калийных удобрений в кодированном виде – количество единичных доз; 14,46; 20,89; 73,40 – теоретические значения показателей в варианте без применения удобрений; 0,3161; 0,1337; 1,1692 – коэффициенты регрессии, характеризующие действие удобрений.
Содержание сухого вещества и нитратного азота в клубнях картофеля повышалось при применении азотных удобрений и снижалось при применении фосфорных. Калийные удобрения в сочетании с другими снижали содержание сухого вещества и повышали содержание нитратного азота при применении их в низких дозах. Действием минеральных удобрений может быть объяснено 80 % изменчивости сухого вещества и 86 % изменчивости содержания нитратного азота по вариантам опыта. Отдельно по годам исследований получены схожие закономерности изменения данных показателей под действием изучаемых минеральных удобрений.
Оптимальное содержание в верхней части растения картофеля (4–5-й лист сверху) в фазу цветения составляет для азота 4,5–5,5 %, фосфора 0,4–0,5, калия 4,2–5,1 [16]. В среднем за два года исследований содержание азота в фазу цветения картофеля изменялось в диапазоне от 2,65 до 3,53 % и было ниже оптимального уровня (табл. 4). Содержание фосфора и калия в данную фазу находилось в диапазонах 0,53–0,67 и 3,79–6,06 % соответственно. Для содержания фосфора было характерно нахождение концентраций в группах оптимального и избыточного (> 0,6 %) содержания. Содержание калия, в свою очередь, ввиду широкого диапазона значений по вариантам, можно было отнести в группы низкого (3,8–4,2 %), оптимального и избыточного (> 5,5 %) уровней.
Таблица 4
Содержание основных элементов питания в зеленой массе и клубнях картофеля,
коэффициент использования элементов питания из удобрений (КИУ) (2020 и 2022 гг.), %
The content of basic nutrients in the green mass and tubers of potatoes, the coefficient
of utilization of nutrients from fertilizers (CIU) (2020 and 2022), %
|
Вариант |
Цветение |
Клубни |
КИУ |
||||||
|
N |
P |
K |
N |
P |
K |
N |
P |
K |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
Без удобрений |
2,85 |
0,59 |
4,19 |
1,26 |
0,56 |
2,55 |
– |
– |
– |
|
K90 |
2,65 |
0,57 |
4,49 |
1,17 |
0,55 |
2,86 |
– |
– |
17,3 |
|
P90 |
2,98 |
0,64 |
4,53 |
1,25 |
0,55 |
2,48 |
– |
1,2 |
– |
|
P90K90 |
3,28 |
0,58 |
5,32 |
1,30 |
0,55 |
3,07 |
– |
1,3 |
31,5 |
|
N90 |
3,46 |
0,56 |
3,79 |
1,60 |
0,47 |
2,52 |
31,0 |
– |
– |
|
N90K90 |
3,08 |
0,54 |
5,04 |
1,42 |
0,41 |
2,94 |
15,5 |
– |
33,9 |
|
N90P90 |
3,46 |
0,63 |
3,96 |
1,60 |
0,52 |
2,34 |
32,8 |
4,5 |
– |
|
N90P90K90 |
3,43 |
0,58 |
6,06 |
1,61 |
0,52 |
3,14 |
19,9 |
– |
34,6 |
|
N30P30K30 |
2,93 |
0,53 |
4,14 |
1,51 |
0,48 |
2,43 |
33,5 |
– |
– |
|
N30P30K120 |
2,99 |
0,54 |
5,21 |
1,26 |
0,47 |
2,90 |
35,3 |
2,5 |
31,3 |
Окончание табл. 4
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
N30P120K30 |
3,23 |
0,62 |
4,05 |
1,38 |
0,55 |
2,77 |
56,3 |
3,8 |
110,7 |
|
N30P120K120 |
3,20 |
0,65 |
5,53 |
1,29 |
0,55 |
3,16 |
21,8 |
1,8 |
30,3 |
|
N120P30K30 |
3,39 |
0,57 |
4,77 |
1,69 |
0,46 |
2,66 |
24,9 |
0,4 |
84,7 |
|
N120P30K120 |
3,32 |
0,57 |
5,74 |
1,57 |
0,45 |
2,97 |
16,9 |
– |
26,6 |
|
N120P120K30 |
3,46 |
0,66 |
4,13 |
1,57 |
0,54 |
2,56 |
21,7 |
3,6 |
78,4 |
|
N120P120K120 |
3,26 |
0,60 |
5,27 |
1,66 |
0,45 |
2,72 |
28,5 |
1,0 |
31,4 |
|
N60P60K60 |
3,32 |
0,56 |
5,02 |
1,50 |
0,50 |
3,04 |
43,5 |
5,6 |
88,6 |
|
N60P60K150 |
3,37 |
0,64 |
5,12 |
1,49 |
0,43 |
3,09 |
29,8 |
– |
26,0 |
|
N60P150K60 |
3,33 |
0,67 |
4,82 |
1,53 |
0,59 |
2,79 |
35,2 |
3,6 |
47,6 |
|
N60P150K150 |
3,35 |
0,66 |
5,24 |
1,75 |
0,61 |
3,21 |
50,1 |
3,9 |
30,8 |
|
N150P60K60 |
3,47 |
0,60 |
5,10 |
1,55 |
0,50 |
2,97 |
12,3 |
0,2 |
50,2 |
|
N150P60K150 |
3,07 |
0,56 |
5,59 |
1,80 |
0,51 |
3,32 |
23,0 |
3,4 |
36,7 |
|
N150P150K60 |
3,53 |
0,67 |
4,95 |
1,57 |
0,55 |
2,78 |
17,0 |
2,9 |
55,2 |
|
N150P150K150 |
3,26 |
0,62 |
5,66 |
1,95 |
0,65 |
3,46 |
20,4 |
3,4 |
28,2 |
Содержание элементов питания в клубнях изменялось в следующих диапазонах: азота – от 1,17 до 1,95 %, фосфора – от 0,41 до 0,65, калия – от 2,34 до 3,46 %. Максимальное содержание всех трех элементов питания к уборке сформировалось в варианте с максимальной дозой полного минерального удобрения N150P150K150. Наибольший коэффициент использования азота из удобрений получен в вариантах с применением N30P120K30 (56,3 %), N60P150K150 (50,1 %) и N60P60K60 (43,5 %), по остальным вариантам КИУ изменялся в диапазоне от 12,3 до 35,3 %. Для фосфора КИУ изменялся в относительно низких диапазонах – от 0,2 до 5,6 %, для калия – от 17,3 (K90) до 110,7 % (N30P120K30).
Был проведен анализ линейных корреляционных связей между изучаемыми показателями (табл. 5). Из заслуживающих внимание достоверных связей стоит выделить следующие.
1. Положительная связь средней силы урожайности картофеля с содержанием азота в фазу цветения и в клубнях (r = 0,53 и 0,59 соответственно).
2. Обратная связь средней силы между содержанием крахмала и содержанием калия как в зеленой массе, так и в клубнях (r = –0,51 и –0,68 соответственно).
3. Обратная связь средней силы между содержанием крахмала и урожайностью картофеля (r = –0,60).
4. Обратная связь высокой силы между содержанием сухого вещества в клубнях и содержанием калия, как в фазу цветения, так и в клубнях (r = –76 и –0,88 соответственно).
Таблица 5
Матрица линейной корреляции между изучаемыми показателями
The matrix of linear correlation between the studied indicators
|
Показатель |
Урожайность |
Масса клубней с куста |
Крахмал |
Сухое вещество |
Нитраты |
Nцвет |
Pцвет |
Kцвет |
Nклубни |
Pклубни |
Kклубни |
|
Урожайность |
1,00 |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
|
Масса клубней с куста |
0,74* |
1,00 |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
|
Крахмал |
–0,60 |
–0,32 |
1,00 |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
|
Сухое вещество |
–0,48 |
–0,17 |
0,68 |
1,00 |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
|
Нитраты |
0,47 |
0,40 |
–0,30 |
–0,25 |
1,00 |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
|
Nцвет |
0,53 |
0,46 |
–0,14 |
–0,08 |
0,44 |
1,00 |
– |
– |
– |
– |
– |
|
Pцвет |
0,18 |
0,12 |
–0,13 |
–0,09 |
–0,34 |
0,42 |
1,00 |
– |
– |
– |
– |
|
Kцвет |
0,38 |
0,11 |
–0,51 |
–0,76 |
0,37 |
0,13 |
–0,04 |
1,00 |
– |
– |
– |
|
Nклубни |
0,59 |
0,38 |
–0,31 |
–0,45 |
0,59 |
0,56 |
0,12 |
0,29 |
1,00 |
– |
– |
|
Pклубни |
–0,13 |
–0,24 |
–0,04 |
–0,20 |
–0,44 |
–0,03 |
0,57 |
0,01 |
0,11 |
1,00 |
– |
|
Kклубни |
0,46 |
0,20 |
–0,68 |
–0,88 |
0,23 |
0,07 |
0,01 |
0,83 |
0,32 |
0,23 |
1,00 |
Примечание: – 0,74* – достоверно при N = 24 и р < 0,05.
Заключение. Урожайность картофеля сорта Гала зависела как от погодных условий периода вегетации, так и от применения минеральных удобрений. При удовлетворительной обеспеченности влагой в 2020 г. был сформирован более высокий уровень урожайности. В среднем за два года исследований достоверное влияние оказали азотные и калийные удобрения, действием которых можно объяснить 58 % изменчивости показателя по вариантам опыта. Урожайность картофеля определялась массой клубней с куста.
В условиях засушливого 2022 г. был получен более высокий уровень содержания крахмала в клубнях картофеля, чем в 2020 г. При этом в условиях засушливого вегетационного периода отмечено снижение величины показателя при применении минеральных удобрений. В 2020 г. подобной закономерности не было установлено. Снижение содержания крахмала происходило при применении азотных и калийных удобрений, действием которых можно объяснить только 45 % изменчивости показателя по вариантам опыта. Содержание сухого вещества и нитратного азота увеличивалось в первую очередь при применении азотных удобрений.
Содержание азота в фазу цветения было ниже оптимального уровня и изменялось в диапазоне от 2,65 до 3,53 %. Содержание калия варьировало в широком диапазоне от низкого до избыточного уровня. Содержание фосфора было оптимальным и избыточным.
1. Коршунов А.В., Федотова Л.С., Шильников И.А., и др. Экологические аспекты применения удобрений в картофелеводстве России // Достижения науки и техники АПК. 2007. № 7. С. 24–27.
2. Кирюшин В.И. Минеральные удобрения как ключевой фактор развития сельского хозяйства и оптимизации природопользования // Достижения науки и техники АПК. 2016. Т. 30, № 3. С. 19–25.
3. Иванов А.И., Конашенков А.А. Снижение зависимости земледелия северо-запада России от погодно-климатических аномалий: проблемы и решения // Мелиорация и водное хозяйство. 2018. № 5. С. 32–37.
4. Строков А.С., Макаров О.А., Марахова Н.А., и др.. Влияние почвенно-климатических факторов на урожайность основных сельскохозяйственных культур в муниципальных районах Белгородской области // Земледелие. 2019. № 6. С. 21–24. DOI:https://doi.org/10.24411/0044-3913-2019-10605.
5. Минин В.Б., Захаров А.М., Мельников С.П., и др. Особенности продуктивности и качественного состава картофеля, возделываемого по биологизированной технологии в засушливых условиях 2021 года // АгроЭкоИнженерия. 2022. № 2. С. 126–137.
6. Петрова Л.И., Митрофанов Ю.И., Гуляев М.В., и др. Влияние различных факторов на формирование урожая и качество продукции картофеля // Аграрный вестник Урала. 2021. № 4. С. 34–42.
7. Лекомцева Е.В., Иванова Т.Е., Иванов И.Л., и др. Удобрение картофеля // Картофель и овощи. 2015. № 4. С. 34–35.
8. Скрябин А.А. Влияние доз азотных удобрений и нормы посадки на засоренность, урожайность и качества раннеспелого картофеля сорта Розалинд в Предуралье // Таврический научный обозреватель. 2017. № 6. С. 132–137.
9. Сергеева А.Н., Скрябин А.А., Елисеев С.Л. Урожайность раннеспелых сортов картофеля в зависимости от дозы азотного удобрения и нормы посадки // Пермский аграрный вестник. 2019. № 1. С. 69–75.
10. Казак А.А., Логинов Ю.П., Гайзатулин А.С. Экологическая оценка сортов картофеля при выращиваниипо разным предшественникам в северной лесостепи Тюменской области // Вестник КрасГАУ. 2021. № 1. С. 85–93.
11. Демиденко Г.А. Качественная характеристика клубней картофеля в зависимости от применения минеральных удобрений // Вестник КрасГАУ. 2021. № 10. С. 209–215.
12. Владимиров В.П., Чекмарев П.А., Владимиров К.В. Продуктивность картофеля в зависимости от густоты посадки и фона питания на серых лесных почвах лесостепи Среднего Поволжья // Достижения науки и техники АПК. 2017. Т. 31, № 12. С. 40–43.
13. Шлык Д.П., Шаповалов В.Ф., Коренев В.Б., и др. Эффективность комплексного применения средств химизации при возделывании картофеля в условиях радиоактивного загрязнения // Плодородие. 2015. № 3. С. 37–40.
14. Перегудов В.Н. Проведение многофакторных опытов с удобрениями и математический анализ их результатов: методические указания. М.: ВИУА, 1976. 112 с.
15. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур: Вып. 4: Картофель, овощные и бахчевые культуры. Москва, 1975. 183 с.
16. Церлинг В.В. Диагностика питания сельскохозяйственных культур: справочник. М.: Агропромиздат, 1990. 235 с.
