Влияние азотных удобрений на продуктивность и качество картофеля сорта Невский в условиях Карагандинской области

Введение 

В Послании Главы государства Н.А. Назарбаева народу Казахстана «Стратегия «Казахстан-2050» — новый политический курс состоявшегося государства» отмечено, что в растениеводстве надо идти по пути сокращения объёмов выращивания малорентабельных водоёмких культур и замены их овощной, масличной и кормовой продукцией [1]. В рамках реализации этого программного документа выделяется важность и приоритетность системы развития и функционирования селекции, государственного и производственного испытания сортов и гибридов, внедрения в производство наиболее высокопродуктивных сортов, получения экологически чистой продукции.

Картофель — важнейшая продовольственная, техническая и кормовая культура. Благодаря хорошим вкусовым качествам, высокому содержанию в клубнях некоторых важных для организма человека минеральных соединений и ценных витаминов картофель во многих странах стал вторым после хлеба продуктом питания.

Клубни картофеля богаты витаминами С, В, А, РР и минеральными солями железа, кальция, калия, магния, натрия, фосфора, йода и др., очень нужных для нормальной деятельности организма человека и превосходят многие овощные и плодовые культуры.

Он обладает диетическими, лечебными свойствами и высокими вкусовыми качествами. Из картофеля изготавливают около 200 разнообразных блюд, в том числе промышленные пищевые полуфабрикаты (свежезамороженные клубни, хрустящий картофель, крекеры, крупку, сухое картофельное пюре и т.д.).

Для нормального роста и развития, картофель нуждается в большом количестве питательных веществ. Вынос питательных веществ картофелем из почвы зависит от почвенно-климатических условий, приемов его возделывания и плодородия почвы, сортовых особенностей и др.

Азотное питание оказывает непосредственное влияние на рост, развитие и продуктивность культуры. Растения используют в основном минеральные соединения азота: соли аммония и азотной кислоты (нитраты), легко поглощаемые корневой системой картофеля. При нейтральной реакции среды почвы картофель лучше усваивает ионы аммония, а при кислой — нитрат-ионы.

Для растений картофеля одинаково вреден как недостаток, так и избыток этого элемента в почве. Если недостаток азота проявляется в слабом росте и ветвлении стеблей, и все листья, приобретая бледно-зеленую окраску, а нижние рано опадают, то избыток азота вызывает чрезмерный рост ботвы в ущерб развитию клубней [2,3].

Азотные соединения поступают в растение картофеля преимущественно в первую половину вегетации, когда происходит интенсивное развитие ботвы. При отмирании ее поступление азота из почвы уменьшается, а с началом засыхания — совершенно прекращается [4]. При внесении в почву азотных удобрений растения лучше и больше используют азот почвы, в связи с усилением мобилизации азота ее органического вещества
[5].

По данным Haase и др. увеличение содержания азота в клубнях существенно зависит от количества внесенных доз азотных удобрений. На повышенном уровне азотного питания растения не успевают перерабатывать весь поступающий в них азот в белковую форму, вследствие чего в клубнях накапливаются небелковые азотистые соединения, в составе которых значительно возрастает доля нитратов. Содержание в почве достаточного количества доступных для растения фосфора и калия при мощной ботве может способствовать интенсивному накоплению урожая клубней, а при одностороннем обильном питании азотом растение «жирует», что отрицательно влияет на прирост клубней [6].

Д.Айвинс [7] отмечает, что повышенные дозы азотных удобрений снижает урожай картофеля в связи с задержкой завязывания клубней и понижением скорости формирования урожая, что и подтверждаются многими исследователями [8-12]. Следовательно, эффективность различных доз азота зависит от длины вегетационного периода, количества осадков, обеспеченности почвы другими элементами питания, сорта, а также и от приемов агротехники.

В Казахстане картофелю посвящено немало работ [13-20 и др.], в которых основное внимание уделялось вопросам биологии, селекции и технологии возделывания культуры. Вместе с тем, вопросы питания и удобрения картофеля, влияние азотных удобрений на его продуктивность и качество в условиях Центрального Казахстана не изучены.

В связи с этим нами была поставлена цель — изучить биологические требования картофеля к условиям минерального питания и его отзывчивость на азотные удобрения.

Материалы и методы 

Для решения поставленных задач на темно-каштановых карбонатных тяжелосуглинистых почвах Центрального Казахстана с содержанием гумуса 2,73-2,79%, валового азота 0,147-0,172%, фосфора 0,20-0,25%, высокой обеспеченности подвижным фосфором и калием и низким содержанием азота, были заложены полевые опыты по 16-ти вариантной схеме. Азотные удобрения в виде аммиачной селитры вносились весной под предпосевную культивацию. Размер делянок – 20,0 м². Повторность трехкратная. Сорт Невский.

Посадка картофеля проводилась картофелесажалкой «Grimе». После посадки проведено прикатывание участка. Норма посадки — 3,5 т/га. Весной до посадки со всех вариантов опыта отбирались почвенные образцы на глубину 0-20, 20-40 см, а на контрольном варианте до 1 м через каждые 20 см, для определения влаги и элементов питания общепринятыми в агрохимии методами.

Результаты и обсуждение 

Важным фактором, оказывающим влияние на процессы, происходящие в почве и растениях, являются гидротермические условия, таблица 1.

Таблица 1 – Среднесуточная температура воздуха, количество и распределение осадков (по данным метеопоста КНИИРС)

2014/2015 сельскохозяйственный год характеризовался относительно холодной осенью и зимой, влажной затяжной весной. За год осадков выпало на 90 мм больше среднемноголетней нормы. За вегетационный период (V-VIII месяцы) выпало 169 мм, что на 34 мм больше и составило 43% годовых.

Температурный фон в мае-июле был в пределах многолетней нормы. Август месяц характеризовался резкими перепадами дневных и ночных температур. Понижение температуры воздуха в период с 25 по 26 августа до -3, -5⁰С совпало с фазой клубнеобразования картофеля. В течение недели листья завяли, местами почернели, только стебель оставался зеленым, что не могло не отразиться на продуктивности картофеля.

Метеорологические условия 2016 года были благоприятными для роста и развития картофеля. В условиях Бухар-Жырауского района, по данным метеопоста КНИИРС, выпало 401,8 мм осадков, что на 96,9 мм больше среднемноголетних. Если выпавшие осадки обеспечили хороший запас продуктивной влаги в почве к моменту посадки картофеля, то низкие температуры воздуха, наоборот затянули появление всходов на 3-5 дней.

Из-за обильных осадков (за июнь и июль месяцы выпало 171,4 мм, что больше на 95,3 мм от среднемноголетних) и при высокой влажности почвы надземная масса картофеля поражалась фитофторозом, что сказалось на формировании урожая.

2016/2017 сельскохозяйственный год был довольно сложным по гидротермическим условиям, от которых в значительной степени зависят биологические и физико-химические процессы в почве, а также рост и развитие растений. Осадки вегетационного периода были в пределах многолетних, но их распределение было крайне неравномерным: сухой и жаркий апрель, а также первая половина мая. За летний вегетационный период выпало 139,5 мм осадков, что было на уровне среднемноголетней нормы.

Низкая температура воздуха в мае-июне месяце затянула всхожесть клубней, на 3-4 дня позже нормы.

Обильные зимне-весенние осадки создали высокий уровень увлажнения почвы. Запасы продуктивной влаги в метровом слое перед посевом в 2015 году составили 222 мм, в 2016, 2017 гг. – 198, 183 мм соответственно.

Во время вегетации картофеля дважды был проведен полив (бутонизация — цветение), что позволило сохранить высокий уровень влагообеспеченности до уборки культуры. В фазу цветения наблюдалось незначительное снижение продуктивной влаги в метровом слое почвы.

Гидротермические условия сказались на почвенных процессах и условиях минерального питания картофеля, таблица 2.

Таблица 2 — Содержание и динамика азота нитратов в почве под посадками картофеля, мг/кг

Содержание азота нитратов в почве в 2015, 2017 годах было на уровне низкой, а в 2016 году — средней обеспеченности. Если в первый и третий годы исследований перед посадкой картофеля в слое почвы 0-40 см содержание азота нитратов было на уровне 8,0-9,5 мг/кг, что значительно ниже оптимума для картофеля [21], то в 2016 году – 18,0 мг/кг. На этом же уровне отмечалось его содержание в слое 40-60 см и глубже до одного метра, что свидетельствует о высокой миграции азота за пределы корнеобитаемого слоя.

В фазу бутонизации содержание азота снижалось, что связано с поглощением его растениями. Но, к фазе цветения отмечалось некоторое накопление азота нитратов за счет текущей нитрификации.

Внесение аммиачной селитры повышало содержание азота нитратов в почве, таблица 3.

В зависимости от дозы внесение азотных удобрений повышало содержание N-NО₃ в слое почвы 0-40 см с 9,4 мг/кг на контроле до 19,8 мг/кг в 2015 г., 18,1 – 30,8 в 2016 г. и 16,2 – 28,3 мг/кг в 2017 г.

Таблица 3 — Влияние удобрений на содержание азота нитратов в почве под посадками картофеля, мг/кг

Содержание подвижного фосфора в пахотном и подпахотном слоях было очень высоким (80-86 мг/кг), что связано с внесением больших доз органических удобрений под картофель в предыдущие годы. По профилю почвы наблюдалось резкое снижение содержания фосфора. Основное количество его сосредоточено в слое 0-20 см. В слое 20-40 см в 2-2,5 раза меньше и еще меньше в нижних слоях почвы. Это свидетельствует о том, что основную роль в обеспечении растений фосфором играет фосфор пахотного слоя почвы. Содержание его в течение вегетации было относительно стабильным.

Содержание подвижного калия, также как и фосфора, было очень высоким (84-98 мг/100 г). Динамика его в процессе вегетации слабо выражена, что объясняется способностью почвы восстанавливать концентрацию почвенного раствора за счет других фракций.

Результаты исследований по влиянию азотных удобрений на продуктивность картофеля представлены в таблице 4.

Как видно из таблицы, внесение азотных удобрений существенно повышало продуктивность картофеля по сравнению с контролем.

Таблица 4 – Влияние азотных удобрений на урожайность картофеля, т/га

В 2015 году урожайность на контроле составила – 26,4 т/га. Прибавка урожая составила от 2,5 до 8,8 т/га. Наилучший результат получен по варианту N90 — 8,8 т/га или 33,3% за счет улучшения условий азотного питания, где содержание азота нитратов в слое почвы 0-40 см составило 19,8 мг/кг почвы при 9,4 мг на контроле.

В 2016 и 2017 гг. самые высокие прибавки получены по варианту N60, 14,5 и 10,9 т/га соответственно, где обеспеченность почвы азотом была выше, чем в 2015 году. Урожайность на контроле составила 27,5-27,8 т/га. Клубни отличались крупной формой и меньшим количеством на куст растений, что и отразилось на урожайности.

Стоит отметить, что эффективность азотных удобрений определяется обеспеченностью картофеля элементами питания почвы.

В наших опытах проведен химический анализ по влиянию азотных удобрений на химический состав клубней картофеля, таблица 5.

Количество золы картофеля варьировало в среднем за два года от 0,63 до 0,81%. Результаты исследований показывают, что азотные удобрения снижали содержание золы в зависимости от дозы удобрения на 0,06-0,18%.

Таблица 5 – Влияние азотных удобрений на качественные показатели картофеля, %

Важнейшим показателем качества является содержание крахмала в картофеле.

Крахмал с долей 75% сухой массы является главной составной частью картофеля и основным углеводом, содержание которого в столовых сортах в зависимости от группы спелости колеблется от 8 до 17%, а в сортах для производства крахмала от 15 до 25%. Повышенное содержание крахмала улучшает вкусовые качества картофеля [17].

По стандартной классификации 14-16% крахмала это среднее, 17-21% — повышенное содержание крахмала [18]. Из таблицы 4 видно, что содержание крахмала на контроле соответствует среднему классу. Повышенное содержание азота нитратов в почве незначительно снижало крахмалистость картофеля (до 15,7%).

Выводы

Исследования показали, что эффективность применения азотных удобрений зависит от совокупности внешних факторов, и прежде всего от почвенных условий и обеспеченности картофеля макроэлементами. Азотные удобрения в зависимости от условий, незначительно снижая содержание крахмала, обеспечили повышение продуктивности картофеля на 10-53%.