Урожайность и структура урожая картофеля сорта Гала в зависимости от системы защиты растений
Урожайность и структура урожая картофеля сорта Гала в зависимости от системы защиты растений
Аннотация
В статье приводятся результаты исследований структуры урожая клубней картофеля сорта Гала на черноземе выщелоченном Республики Мордовия в зависимости от системы защиты растений. Различие в урожайности клубней при использовании органической и традиционной химической системы защиты растений было несущественным. В структуре урожая товарность клубней незначительно повышалась при использовании органической системы защиты, с увеличением доли крупной фракции клубней. В более засушливый год снижение урожая происходило за счет меньшего количества клубней, приходящегося на 1 стебель при стабильном количестве стеблей на 1 растение. Урожайность ботвы в варианте с системой органической защиты была на 2,3 т/га меньше, чем на варианте с системой традиционной защиты, что связано с интенсивным поражением листового аппарата фитофторозно-альтернариозным комплексом болезней.
1. Введение
В настоящее время в обществе появился запрос на производство экологически чистых, «органических» продуктов, назрела необходимость экологизации земледелия
. Картофель считается в России «вторым хлебом», возделываемым как в сельскохозяйственных предприятиях, так и в большей степени в личных подсобных хозяйствах , поэтому производство картофеля является основой продовольственной безопасности и весьма актуально изучение экологизации технологии его возделывания. Особое значение для внедрения органических технологий принадлежит защите растений, основанной на применении биологических препаратов и веществ, разрешенных к использованию в органическом земледелии . В группе инсектицидов, нематицидов, моллюскоцидов и реппелентов, а также фунгицидов большая часть препаратов имеют микробиологическое происхождение: на основе различных живых штаммов бактерий (Bacillus thuringiensis, Streptomyces sp., Bacillus subtilis, Bacillus amyloliquefaciens, Pseudomonas fluorescens), грибов (Metarhizium anisopliae, Beauveria bassiana, Trichoderma viride), а также продуктов их жизнедеятельности (например, аверсектина С, производимого почвенными стрептомицетами), использование энтомопатогенных нематод. Также используются в качестве антагонистов патогенной микрофлоры свободноживущие азотфиксирующие бактерии (Azotobacter chroococcum), фосфоробактерии (Bacillus megaterium). Утверждается , что вышеперечисленные биологические агенты обладают высокой специфичностью по отношению к насекомому-хозяину, либо к подавляемым фитопатогенам и практически безвредны для человека, флоры и фауны. В качестве фунгицидов также разрешено использование препаратов на основе серы и меди. Рядом исследователей в различных регионах подтверждена эффективность биопрепаратов микробного происхождения в технологиях защиты картофеля. Так, в 2015–2016 гг. Васильевой З. И. на посадках картофеля сорта Невский в Псковском районе была подтверждена высокая эффективность препаратов на основе энтомопатогенных нематод Энтонем-F (Steinernema feltiae Filipjev) и Немабакт (Steinernema carpocapsae Weiser) – биологическая эффективность против проволочников составила 90-92%, против и совок – 89-95%, что выше на 13-27%, чем при использовании инсектицида Табу. Жарковой С. В. с соавторами в условиях лесостепи Приобья Алтайского края на черноземе выщелоченном на сорте картофеля Любава в 2017 г установлена эффективность применения препарата Метабактерин путем опрыскивания относительно контроля в увеличении урожайности на 11 т/га при повышении доли фракции клубней размером > 120 г. на 4%. Высокая эффективность системы биологической защиты картофеля от болезней на основе использования бактерий Bacillus subtilis, была доказана в исследованиях Ориной А. С. с соавторами . По данным Зейрука В. Н. с соавторами , в годы с умеренным развитием альтернариоза химические и биологические препараты действуют достаточно эффективно. Однако, в эпифитотийные годы эффективность биопрепаратов снижается по отношению к химическим. Удаловой Е. Ю. получены сходные данные в условиях северо-востока Нечерноземной зоны РФ – в неблагоприятных погодных условиях при сильном развитии болезней трехкратная обработка биопрепаратами на основе Bacillus subtilis (фитоспорин) не оказала существенного влияния на формирование урожая картофеля. Тогда как комплексное применение химических средств защиты растений способствовало повышению продуктивности картофеля на 27,2% по отношению к контролю.Однако в условиях Республики Мордовия биологизация защиты картофеля пока малоизучена. Имеются малочисленные исследования некоторых ученых об эффективности биологических препаратов. Так, в 2002–2003 гг. Лапиной В. В. с соавторами
проводились испытания эффективности биологического препарата Агат-25 К (на основе псевдомонад) в посадках картофеля сорта Пушкинец в ОПХ «1 Мая» на черноземе выщелоченном. Было выявлено, что наибольшая прибавка урожайности (3,4 т/га) по отношению к контролю была получена при двукратной обработке вегетирующих растений (нормой 100 г/га) и обработке клубней перед посадкой (при норме 132 г/т). При этом биологическая эффективность подавления фитофторы составила 66% по отношению к контролю. Однако, информация о сравнительной эффективности биологических инсектицидов и фунгицидов с химическими в посадках картофеля в условиях Республики Мордовия отсутствует. Также важно знать структуру урожая – за счет каких показателей произошло его формирование.Цель работы – изучить продуктивность и структуру урожая картофеля сорта Гала в зависимости от применения биологической и химической систем защиты растений.
2. Методы и принципы исследования
Исследования проводили в полевом опыте на черноземе выщелоченном в Мордовском НИИСХ – филиале ФГБНУ ФАНЦ Северо-Востока в 2023–2024 гг. Плодородие пахотного слоя почвы характеризовалось следующими агрохимическими показателями: содержание органического вещества – 6,6% (среднее), фосфора и калия по Кирсанову – 220 и 198 мг/кг, соответственно (высокое), меди – 3,8 мг/кг (среднее), марганца – 33 мг/кг (бедное), молибдена – 0,35 мг/кг (среднее), рН – 5,0, степень насыщенности основаниями – 82,0% (повышенная). Исследования проводили на одном и том же опытном участке. В 2023 г предшественником являлся ячмень яровой, в 2024 г – картофель. Соответственно, моделировался повышенный естественный инфекционный фон. Минеральные удобрения не вносились.
Полевой опыт – однофакторный в четырехкратной повторности. Схема опыта включала следующие варианты:
1) органическая система защиты;
2) традиционная система защиты (производственный контроль).
Размещение вариантов опыта производилось в шахматном порядке в целях снижения зависимости урожая от пестроты почвенного плодородия. Делянки с традиционной (химической) системой защиты чередовались с делянками с органической (биологической). Общая площадь делянки составляла 30 м2 (10×3,0 м), учетная площадь – 12,6 м2 (8,4×1,5 м). Посадку картофеля осуществляли 17.05.23 и 02.06.24 вручную посадочным материалом 2-й репродукции, в предварительно нарезанные гребни, схема посадки 75×40 см. Вегетационный период 2023 г. характеризовался избыточным увлажнением, ГТК в целом за вегетационный период составил 1,37. За межфазный период с момента посадки до появления всходов ГТК составил 3,1 ед., в последующий межфазный период входы – начало цветения – 1,45, в межфазный период с начала цветения до начала отмирания ботвы – 1,66. Вегетационный период 2024 г. характеризовался неблагоприятными погодными условиями: сильнозасушливыми в первой половине вегетации и влажными, благоприятными для развития фитофтороза и альтернариоза – во второй половине (ГТК в межфазный период от посадки до всходов составил 0,65, от всходов до начала цветения – 0,23, и в последний межфазный период – 1,40).
На варианте с органической системой защиты растений применяли биофунгициды и инсектициды, разрешенные для органического земледелия; в целях минимализации резистентности вредных организмов обработки чередовали препаратами разных групп: 27.06.23 (до бутонизации) – профилактическая препаратом Хом (25 г/(5 л×100 м2)), 17.07.23 (цветение) и 11.07.24 (до бутонизации) – Гамаир (10 табл./(10л×100 м2)) + Фитоверм, КЭ (5 мл/(5 л×100 м2)) – при заселении единичных кустов, 04.08.23 и 15.08.24 (максимальный прирост массы клубней) – Гамаир (10 табл./(10л×100 м2)) + Лепидоцид, СК (15 мл/(5 л×100 м2)). На варианте с системой химической защиты осуществляли обработки в те же сроки: обработка клубней – непосредственно перед посадкой инсектофунгицидом Престиж, КС (20 мл/(0,2л×20 кг клубней)), 27.06.23 – Ридомил Голд МЦ Профи (25 г/(10 л×100 м2)), 17.07.23 – Раек, КЭ (5 мл/(5 л×100 м2)) + Актара, ВСК (0,6 г/(4л×100 м2)), 04.08.23 и 15.08.24 – Балий (12,5 мл/(5 л×100 м2)) + Кораген (1 мл/(5 л×100 м2)). С целью предупредить устойчивость вредителей к препаратам в первую обработку во второй год исследований 11.07.24 г. в качестве инсектицида использовался препарат Борей нео (10 мл/(5 л×100 м2)). В целях предотвращения взаимного переноса препаратов на соседние делянки в момент обработки использовался тканевый экран.
Уборку урожая осуществляли 25.08.23 и 07.09.24 сплошным методом, с учетной части делянки; в предыдущий день отбирались с 10 растений образцы клубней на структуру урожая. Статистическая обработка данных была проведена методом дисперсионного и корреляционно-регрессионного анализа
3. Основные результаты
Результаты урожайности представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Урожайность картофеля сорта Гала в зависимости от системы защиты растений
Вариант системы защиты | Клубней, т/га | Ботвы, т/га | ||||
2023 г | 2024 г | среднее за 2 года | 2023 г | 2024 г | среднее за 2 года | |
1 Органическая | 26,4 | 10,7 | 18,6 | 2,7 | 3,6 | 3,3 |
2 Традиционная | 26,7 | 12,8 | 19,4 | 5,0 | 6,2 | 5,6 |
НСР05 | Fр<Fт | Fр<Fт | Fр<Fт | 0,9 | 1,9 | 0,8 |
За 2 года исследований урожайность клубней картофеля существенно не различалась по вариантам защиты растений. Отмечалась тенденция к увеличению продуктивности в варианте с системой традиционной защиты растений на 1,5 т/га в более засушливый 2024 г, однако, урожай клубней составил 40,5–47,9% от урожая 2023 г. К моменту уборки картофеля на варианте с системой традиционной защиты урожайность ботвы естественной влажности была больше, чем на биологической на 2,3 т/га, или, на 85,2 % в 2023 г. и на 2,6 т/га, или, на 72,2% в 2024 г.
Это объясняется большей эффективностью традиционной системы защиты в подавлении развития фитофторозно-альтернариозного комплекса болезней на листовом аппарате. В результате растения в данном варианте дольше сохраняли физиологическую активность (рисунок 1).
Рисунок 1 - Сравнительное фото растений картофеля на делянках с органической и традиционной (химической) системой защиты
Таблица 2 - Структура урожая картофеля сорта Гала в зависимости от системы защиты растений
Вариант системы защиты | Кол-во стеблей на 1 растении | Кол-во клубней / 1 стебель | Кол-во клубней на 1 растении | Средняя масса клубня | Масса клубней с 1 растения | ||||||||||
2023 | 2024 | среднее | 2023 | 2024 | среднее | 2023 | 2024 | среднее | 2023 | 2024 | среднее | 2023 | 2024 | среднее | |
1 Органическая | 3,4 | 3,0 | 3,3 | 4,2 | 1,8 | 3,0 | 14,1 | 5,4 | 9,8 | 60,3 | 68,5 | 64,4 | 848 | 373 | 611 |
2 Традиционная | 3,9 | 3,4 | 3,7 | 4,1 | 1,7 | 2,9 | 15,6 | 5,7 | 10,7 | 62,6 | 68,2 | 65,4 | 975 | 383 | 679 |
НСР05 | Fр<Fт | Fр<Fт | Fр<Fт | Fр<Fт | Fр<Fт | Fр<Fт | Fр<Fт | Fр<Fт | Fр<Fт | Fр<Fт | Fр<Fт | Fр<Fт | Fр<Fт | Fр<Fт | Fр<Fт |
Судя по данным таблицы 2, в 2023 г. при разных системах защиты растений формировалось одинаковое количество клубней, приходящихся на 1 стебель. При использовании традиционной химической системы защиты растений наблюдалась слабая тенденция к увеличению количества стеблей на растение, и, соответственно, клубней на 1 растение. Таким же образом изменялась масса клубней с 1 растения. В более засушливых условиях вегетационного периода 2024 года масса клубней с 1 растения составила всего 39–44 % от таковой в 2023 г. Это можно объяснить тем, что в 2024 г сложились сильнозасушливые условия в межфазный критический период всходы – начало цветения (ГТК = 0,23), против таковых условий в 2023 г (ГТК = 1,45). Соответственно, сложились худшие условия для образования достаточного количества столонов. В последующий межфазный период в 2024 г влагообеспеченности хватило для формирования меньшего количества клубней достаточной крупности (ГТК = 1,40).
В результате проведения корреляционно-регрессионного анализа было выявлено, что масса клубней с 1 растения в большей степени была обусловлена количеством клубней с 1 растения (r=0,96) и числом клубней, приходящихся на 1 стебель (r=0,93). Связь массы клубней с 1 растения со средней массой 1 клубня и с числом стеблей на 1 растении отсутствовала. Таким образом, снижение продуктивности в 2024 г. произошло за счет меньшего количества клубней на 1 стебле (на 2,4 шт.) при стабильном количестве стеблей на растении.
Структура урожая также определяется фракционным составом клубней, приведенным в таблице 3.
Таблица 3 - Фракционный состав и товарность клубней картофеля сорта Гала в зависимости от системы защиты растений на 1 растение
Вариант системы защиты | < 30 мм | 31–50 мм | 51–80 мм | >80 мм | Товарность, % | ||||||||
Масса, г | Кол-во, шт | % по массе | Масса, г | Кол-во, шт | % по массе | Масса, г | Кол-во, шт | % по массе | Масса, г | Кол-во, шт | % по массе | ||
2023 г. | |||||||||||||
Биологическая | 45 | 3,1 | 5,3 | 122 | 3,0 | 14,3 | 207 | 3,3 | 24,4 | 475 | 4,6 | 56,0 | 94,7 |
Химическая | 65 | 3,8 | 6,6 | 109 | 2,7 | 11,1 | 254 | 4,0 | 26,1 | 547 | 5,0 | 56,2 | 93,3 |
НСР05 | Fр<Fт | Fр<Fт | Fр<Fт | Fр<Fт | Fр<Fт | Fр<Fт | 46 | 0,3 | Fр<Fт | Fр<Fт | Fр<Fт | Fр<Fт | Fр<Fт |
2024 г. | |||||||||||||
Биологическая | 27 | 1,5 | 7,2 | 47 | 1,0 | 12,7 | 60 | 0,9 | 16,0 | 239 | 2,0 | 64,8 | 92,7 |
Химическая | 30 | 1,5 | 7,7 | 71 | 1,4 | 18,6 | 69 | 1,0 | 18,0 | 213 | 1,8 | 55,7 | 92,4 |
НСР05 | Fр<Fт | Fр<Fт | Fр<Fт | Fр<Fт | Fр<Fт | Fр<Fт | Fр<Fт | Fр<Fт | Fр<Fт | Fр<Fт | Fр<Fт | Fр<Fт | Fр<Fт |
Среднее за 2023–2024 гг. | |||||||||||||
Биологическая | 36 | 2,3 | 5,9 | 85 | 2,0 | 13,9 | 134 | 2,0 | 21,9 | 357 | 3,3 | 58,3 | 94,1 |
Химическая | 48 | 2,7 | 7,4 | 90 | 2,0 | 13,8 | 162 | 2,5 | 24,9 | 380 | 3,4 | 53,9 | 92,6 |
НСР05 | Fр<Fт | Fр<Fт | Fр<Fт | Fр<Fт | Fр<Fт | Fр<Fт | 26 | 0,1 | Fр<Fт | Fр<Fт | Fр<Fт | Fр<Fт | Fр<Fт |
В соответствии со стандартами на семенной и продовольственный картофель
, фракция размером < 30 мм определяет нетоварную часть урожая клубней, фракция клубней размером 30-60 мм является основной для использования на семенные цели, фракции клубней размером от 31 до 80 мм пригодны на продовольственные цели. Крупная фракция > 80 мм более пригодна для переработки.Согласно таблице 3, В среднем за 2 года исследований в обоих вариантах наибольшую долю занимала крупная фракция размером > 80 мм, однако на варианте с биологической системой защиты крупной фракции было больше на 4,4 % за счет снижения доли средней фракции.
В 2023 г. товарность клубней в вариантах с органической и традиционной системами защиты растений была идентичной, с незначительным преимуществом биологической. Наибольшую долю во фракционном составе в обоих вариантах защиты растений составляла крупная фракция (56,0–56,2%). Математически достоверным было увеличение массы и количества клубней средней фракции в варианте с применением традиционной (химической) системы защиты растений.
В 2024 г. товарность незначительно снизилась относительно таковой в 2023 г., разницы по вариантам не было. В более засушливом 2024 г. в варианте с биологической защитой наблюдалась тенденция к увеличению доли крупной фракции, а в варианте с системой химической защиты растений – к увеличению – мелкой фракции (31–60 мм) и средней фракции (61–80 мм) в ущерб крупной фракции. Вероятно, это происходило по причине того, что в 2024 г. во вторую половину вегетации функционирующая площадь листьев в варианте с органической системой защиты была меньшей, чем в варианте с традиционной, и ресурсов влаги и продуктов фотосинтеза хватило для формирования меньшего количества клубней более крупного размера. Напротив, в варианте с традиционной системой защиты в условиях лучшего функционирования фотосинтетического аппарата завязывалось больше клубней, и пластические вещества тратились на формирование клубней более равномерно на большее их количество, в результате получилось большее число мелких клубней, вошедших в семенную фракцию. Вероятно, для полноценного развития не хватило прочих факторов, например, минерального питания и влаги.
Таким образом, по урожайности клубней и структуре урожая действие органической системы защиты проявлялось не хуже, чем традиционной химической системы.
4. Заключение
Различие в урожайности клубней при использовании органической и традиционной системы защиты растений было несущественным (18,6–19,4 т/га). В структуре урожая товарность клубней незначительно повышалась при использовании биологической системы защиты, с увеличением доли крупной фракции клубней. В более засушливый год снижение урожая происходило за счет меньшего количества клубней, приходящегося на 1 стебель при стабильном количестве стеблей на 1 растение. Урожайность ботвы в варианте с органической системой защиты была на 2,3 т/га меньше, чем на варианте с системой химической защиты, что связано с интенсивным поражением листового аппарата фитофторозно-альтернариозным комплексом болезней.