Урожайность, качество и экологическая безопасность урожая картофеля сорта Гала в зависимости от системы защиты растений
Урожайность, качество и экологическая безопасность урожая картофеля сорта Гала в зависимости от системы защиты растений
Аннотация
В статье приводятся результаты исследований урожайности, качества и экологической безопасности клубней картофеля сорта Гала на черноземе выщелоченном Республики Мордовия в зависимости от системы защиты растений. Различие в урожайности клубней при использовании биологической и химической системы защиты растений было несущественным. На варианте с традиционной химической системой защиты растений отмечалась тенденция к увеличению содержания сухого вещества и крахмала относительно варианта с органической системой защиты. Содержание остаточных количеств пестицидов дифеноконазола и хлорантранилипрола и нитратов не превышало максимально допустимого уровня, однако на варианте с органической системой защиты уровень нитратов в клубнях был выше на 20–27 мг/кг по сравнению с таковым на варианте с традиционной системой защиты. В более засушливый год возрастало содержание нитратов в клубнях на 50–57 мг/кг и снижалось — меди на 5,7–6,8 мг/кг по сравнению с влажным годом.
1. Введение
В последние годы появился запрос населения на высокое качество и экологическую безопасность продуктов питания
, в том числе картофеля. Картофель считается в России «вторым хлебом», поэтому производство картофеля является основой продовольственной безопасности и весьма актуально изучение экологизации технологии его возделывания. В условиях Республики Мордовия биологизация защиты картофеля пока малоизучена. Однако недостаточно определить динамику урожайности в зависимости от системы защиты растений. Важно также проверить продукцию на содержание веществ, определяющих качество и безопасность для потребителей. Возникает потребность в определении остаточных количеств пестицидов, нитратов и тяжелых металлов, особенно, используемых в качестве средств защиты растений. Отмечается, что регулярные ежегодные обработки медьсодержащими пестицидами могут приводить к кумуляции ее в почве . Бесконтрольное и избыточное применения средств химизации считается причиной возникновения тяжелых заболеваний населения, в том числе, онкологических .2. Методы и принципы исследования
Цель работы — изучить продуктивность, качество и экологическую безопасность урожая картофеля сорта Гала в зависимости от применения биологической и химической систем защиты растений.
Исследования проводили в модельном полевом опыте на черноземе выщелоченном в Мордовском НИИСХ — филиале ФГБНУ ФАНЦ Северо-Востока в 2023–2024 гг. Полевой опыт — однофакторный в четырехкратной повторности. Схема опыта включала следующие варианты:
1) органическая (биологическая) система защиты;
2) традиционная химическая система защиты (производственный контроль).
Система биологической защиты строилась на основе применения препаратов, разрешенных в органическом земледелии (хлорокись меди; споры Bacillus subtilis; Bacillus thuringiensis; аверсектин С), традиционная химическая — на основе действующих веществ: имидаклоприд, тиаметоксам, хлорантранилипрол, пенцикурон, манкоцеб, мефеноксам, дифеноконазол, азоксистробин, пропиконазол. Более подробно методика проведения опыта и характеристика почвенного участка была описана нами ранее
. Картофель возделывался в следующем севообороте:1) чистый пар;
2) озимая пшеница;
3) ячмень яровой;
4) картофель;
5) картофель.
В 2023 г предшественником являлся ячмень яровой, в 2024 г — картофель. Минеральные удобрения не вносились по причине высокого содержания фосфора (220 мг/кг) и калия (198 мг/кг). После уборки предшественника проводилась вспашка на глубину 25 см. Весной проводилось закрытие влаги, предпосадочная культивация, нарезка гребней картофелесажалкой «Крот» в агрегате с МТЗ-1221. Посадку картофеля осуществляли 17.05.23 и 02.06.24 посадочным материалом второй репродукции вручную, в предварительно нарезанные гребни, схема посадки 75×40 см. До всходов картофеля моделировалась прополка междурядий от сорняков в фазе ниточки и в процессе вегетации проводились 2 междурядные обработки мотыгой. Внекорневая обработка средствами защиты растений проводилась дважды — до бутонизации и в фазу цветения. Вегетационный период 2023 г. характеризовался избыточным увлажнением (ГТК =1,37). Вегетационный период 2024 г. характеризовался сильнозасушливыми в первой половине вегетации (ГТК=0,23...0,65) и влажными — во второй половине (ГТК =1,40).
Уборку урожая осуществляли 25.08.23 и 07.09.24 сплошным методом, с учетной части делянки. От общего урожая клубней по повторениям отбирали средние пробы массой по 5 кг не поврежденных вредителями и болезнями клубней
. В отобранных пробах здорового картофеля крахмал определяли по удельному весу по вытеснению воды в сосуде, сухое вещество — термогравиметрическим методом сушкой при температуре +105 °С. Содержание нитратов в клубнях картофеля определяли ионометрическим методом с помощью ионоселективного электрода на иономере ЭВ-74. Массовую долю меди определяли атомно-абсорбционным методом на МГА-1000 согласно методике М 04-77-2012 в межкафедральной научной лаборатории агрономии в аграрном институте ФГБОУ ВО «МГУ им. Н. П. Огарёва». Предварительно образцы клубней были высушены до воздушно-сухого состояния, размолоты. Результаты анализа пересчитаны на сырую массу. Определение остаточных количеств пестицидов (дифеноконазола и хлорантранилипрола) в клубнях осуществляли в Нижегородской испытательной лаборатории ФГБУ «ВНИИЗЖ» методом газовой хроматографии и методом высокоэффективной жидкостной хроматографии согласно СТБ EN15662-2017.3. Основные результаты
За 2 года исследований урожайность клубней картофеля существенно не различалась по вариантам защиты растений (18,6–19,4 т/га). Большая урожайность ботвы естественной влажности была установлена на варианте с традиционной системой защиты (+2,3 т/га относительно варианта с органической), что можно объяснить лучшей эффективностью химических средств защиты в подавлении листовой инфекции
.Для урожая картофеля главным показателем качества урожая является содержание крахмала и сухого вещества. Как видно из таблицы 1, прослеживается тенденция к повышению содержания как сухого вещества (на 1,2%), так и крахмала (на 0,7%) на варианте с традиционной системой химической защиты в сравнении с биологической. Видимо, это связано с лучшими условиями сохранения деятельности листового аппарата при системе химической защиты.
По годам наблюдалась тенденция к накоплению сухого вещества в более сухой 2024 год относительно 2023 года (на 3,2–3,7%). В публикациях встречается информация по возможному снижению удельного содержания крахмала с увеличением продуктивности
.Таблица 1 - Качество и экологическая безопасность клубней картофеля в зависимости от системы защиты растений
Вариант системы защиты растений | Массовая доля крахмала, % | Массовая доля сухого в-ва, % | Дифеноконазол, мг/кг | Хлорантранилипрол, мкг/кг | Нитраты, мг/кг | Cu, мг/кг | ||||
2023 | 2024 | 2023 | 2024 | 2023 | 2023 | 2023 | 2024 | 2023 | 2024 | |
1 Биологическая | 13,2±0,2 | 13,6±3,2 | 18,3±1,5 | 21,5±2,1 | Не опр. | Не опр. | 100±33 | 150±18 | 6,1±1,7 | 0,4±0,1 |
2 Химическая | 14,0±1,1 | 14,2±1,9 | 19,2±1,2 | 22,9±1,2 | <0,001 | <0,001 | 73±10 | 130±11 | 7,0±1,8 | 0,2±0,1 |
МДУ | – | – | – | – | 0,02 | 0,1 | 250 | 250 | 5,0 | 5,0 |
Остаточные количества фунгицидов (дифеноконазола) и инсектицидов (хлорантранилипрол, кораген), внесенных в последнюю обработку, содержатся в количествах, не превышающих норм (согласно СанПиН 1.2.3685-21).
Содержание нитратов в клубнях картофеля было ниже установленного норматива в 250 мг/кг. Однако, наблюдалась дифференциация накопления нитратов в клубнях картофеля как по годам, так в зависимости от системы защиты растений. При использовании органической (биологической) системы защиты растений содержание нитратов в клубнях было больше на 20–27 мг/кг, чем на варианте с химической. Это, вероятно, обусловлено большим накоплением возбудителей болезней, из-за чего в растениях могут нарушаться процессы включения азота в биологический цикл и большим накоплением его в минеральной форме. Во влажный 2023 год содержание нитратов в клубнях картофеля по вариантам опыта было ниже на 50–57 мг/кг сырого веса, чем в 2024 год. Видимо, это может быть связано с большей вымываемостью нитратов из корнеобитаемого горизонта во влажный год и эффектом «биологического разбавления» при большей урожайности. Данные по большему накоплению нитратов в более сухой год согласуются данными Иванова Д. И. (2016) по корнеплодам.
Содержание меди незначительно варьировало по вариантам, в 2023 году происходило превышение МДУ на 1,1–2,0 мг/кг. В более сухой вегетационный период 2024 года меди накапливалось в клубнях существенно меньше. Вероятно, сказалась и большая подвижность почвенных соединений меди при более влажной погоде 2023 г. Согласно данным различных исследователей
, , содержание меди в клубнях картофеля может колебаться в диапазоне от 0,04 до 1,56 мг/кг в зависимости от региона и степени загрязнения почвы. Однако, по данным Федоровой Н. Е. с соавторами (2020), в варьирование содержания меди в растениях картофеля вносят вклад и погодные условия. С учетом того, что меди в кожуре картофеля накапливается в 3–4 раза больше чем в сердцевине , опасность избыточного поступление меди с урожаем картофеля 2023 г. устраняется после очистки картофеля.4. Заключение
Различие в урожайности клубней при использовании биологической и химической системы защиты растений было несущественным.
На варианте с традиционной химической системой защиты растений отмечалась тенденция к увеличению содержания сухого вещества и крахмала относительно варианта с органической системой защиты. Содержание остаточных количеств пестицидов дифеноконазола и хлорантранилипрола, а также нитратов не превышало максимально допустимого уровня, однако на варианте с органической системой защиты уровень нитратов в клубнях был выше на 20–27 мг/кг по сравнению с таковым на варианте с традиционной системой защиты. В более засушливый год возрастало содержание нитратов в клубнях на 50–57 мг/кг и снижалось — меди на 5,7–6,8 мг/кг по сравнению с влажным годом. В целом, можно сделать вывод, что продукция картофеля, полученная на различных вариантах системы защиты растений, является экологически безопасной.