EFFICIENCY OF POTASSIUM IODIDE APPLICATION ON POTATOES IN NORTH-WESTERN CONDITIONS

В настоящее время система земледелия опирается на научно обоснованную минеральную систему удобрения. Современные технологии и научные представления подталкивают агрономов к более грамотному и целесообразному применению минеральных удобрений. На данный момент агрохимиками уделяется мало внимания изучению роли микроэлементов в питании растений, что может лимитировать возможности увеличения урожаев. В наших исследованиях мы стремились показать возможность внедрения дополнительного элемента питания – йода – в минеральную систему удобрения картофеля, возделываемого на дерново-подзолистых супесчаных почвах в условиях Северо-Запада России, поскольку этот регион характеризуется дефицитом йода в почвах и природных водах

Важность йода как необходимого микроэлемента для питания растений долгое время вызывала сомнения. Йод, являясь биофильным элементом, воздействует на растения по элиситорному принципу, стимулируя синтез метаболитов. Последние исследования демонстрируют роль йода во многих ключевых процессах метаболизма растений, таких как азотный обмен и фотосинтез. На текущий момент подтверждена важная функция йода как стимулятора роста растений посредством индукции ферментативной активности и антиоксидантного статуса растений

Цель исследования – оценить влияние различных вариантов некорневых обработок раствором йода при внедрении в минеральную систему удобрения дерново-подзолистых почв на урожайность и качество картофеля.

Микрополевой опыт проводился на базе «Агрофизического стационара» в Меньковском филиале Агрофизического института в Гатчинском районе Ленинградской области. Объектом исследования служил ультраранний сорт картофеля Метеор во все годы исследования. При возделывании картофеля схема опытов включала в себя 2 фактора. Фактор А – уровень минерального питания (без удобрений, N80P30K100 и N120P30K150; без удобрений, N65P50K50, N100P75K75 в 2023 году); фактор Б – вариант некорневой обработки (без обработки, однократная, двукратная и трехкратная обработки раствором 0,02% KI; однократная некорневая обработка с концентрацией рабочего раствора 0,01%, 0,02%, 0,04%, 0,08% KI). Обработка проводилась, начиная с фазы бутонизации, и через каждые 10 дней при повторных обработках. Площадь опытного участка составляла 108 м2 в опыте с повторными обработками и 135 м2 в опыте с изучением влияния растворов различной концентрации KI. Учеты проводились с 1 м2 в трехкратной повторности. Размещение вариантов систематическое.

Почва участка дерново-подзолистая супесчаная. Агрохимические параметры почвы: для NPK0 – pH 5,16, органическое вещество 2,39%, P2O5 137 мг/кг, K2O 57 мг/кг, для NPK1 – pH 5,10, органическое вещество 2,25%, P2O5 175 мг/кг, K2O 107 мг/кг, для NPK2 – pH 5,02, органическое вещество 2,38%, P2O5 222 мг/кг, K2O 126 мг/кг.

Химико-аналитические исследования при определении содержания нитратов проводились по ГОСТ 34570-2019, крахмала – поляриметрическим методом.

Статистическая обработка результатов проводилась по Б.А. Доспехову в программе Microsoft Excel AgStat. Достоверность представлена НСР в виде планок погрешностей на графиках.

Погодные условия в годы исследований были в целом благоприятные для возделывания картофеля, но наиболее засушливым был 2023 год, когда недостаточность осадков в апреле и мае могла сказаться на развитии растений (табл. 1). Среднемесячные температуры воздуха в годы проведения опытов соответствуют средним многолетним значениям.

В ходе проведенных микрополевых опытов было установлено, что йодные некорневые обработки положительно влияли на урожайность картофеля (табл. 2). Средние прибавки по годам в данном опыте составили 16-18%. Отзывчивость картофеля при внесении разных доз удобрений была различной по годам. Если в 2018 году максимальные прибавки от KI были зафиксированы в варианте без внесения удобрений, то в 2023 – при внесении максимальной дозы NPK2. Эффективны оказались как одно-, так и дву- и трехкратные некорневые обработки раствором йодистого калия. Обобщая данные за два года, не было отмечено достоверной разницы в прибавках от некорневых обработок йодом в зависимости от кратности. Максимальные прибавки от йода составили 30 и 31% для 2018 и 2023 годов соответственно по сравнению с контрольным вариантом без применения KI от двукратной и трехкратной обработок. В 2018 году в параллельном опыте с некорневыми однократными обработками раствором KI также не было отмечено достоверных прибавок от йода в варианте без внесения минеральных удобрений (табл. 3). Для объяснения подобного явления необходимы дополнительные исследования. В целом, опираясь на совокупность данных опытов, проведенных за три полевых сезона, можно сделать вывод, что для достижения максимального эффекта от йода на культуре картофеля необходимо предпосевное внесение минеральных удобрений в сочетании с благоприятными погодными условиями.

В микрополевом опыте, где изучалось влияние растворов KI различных концентраций, прослеживается аналогичный эффект, когда в вариантах без внесения минеральных удобрений йод показывал невысокую агрономическую эффективность (табл. 3). Это говорит о том, что картофель как культура требовательная к почвенному плодородию, может проявлять слабую отзывчивость на йодные обработки при недостатке питания. Эффективность применения йодистого калия на картофеле была различной в годы исследований. Погодные условия 2018 года, а именно недостаток влаги в мае-июне (ГТК в июне – 0,5) способствовали меньшей урожайности в целом, а также меньшему отклику картофеля на йодные некорневые обработки. В среднем по опыту в 2018 году прибавка урожая составила 12%, а в 2022 году – 27%. Также за два года исследований было установлено, что наибольшую эффективность на урожайность клубней картофеля оказывала однократная обработка 0,02% KI. В 2022 году четко прослеживалась закономерность увеличения прибавок урожая от йода в зависимости от удобренности почвы. Так, в варианте без применения минеральных удобрений средняя прибавка по вариантам обработок составила 12%, в варианте со средней дозой NPK1 равнялась 24% и в варианте NPK2 – 43%, что подтверждает важность обеспеченности питанием растений при внедрении в систему удобрения йода. Засушливые условия в период клубнеобразования могут сдерживать развитие растений, помимо прямого физиологического влияния, недостаток влаги снижает растворяемость минеральных удобрений и перехода ионов в почвенный раствор.

При изучении влияния повторных йодных некорневых обработок (0,02% KI) на содержание нитратов в клубнях картофеля в целом не было отмечено существенного воздействия (рис. 4 А). В 2018 году содержание нитратов в клубнях было значительно выше по сравнению с 2023 годом. Общая тенденция, характерная для двух лет, заключалась в повышении содержания нитратов с увеличением внесенной дозы минеральных удобрений и почвенного плодородия. В 2018 году трехкратная обработка повышала содержание нитратов во всех вариантах применяемой минеральной системы удобрения (особенно в варианте без применения удобрений), а в 2023 году в вариантах с минеральными удобрениями однократная обработка KI способствовала достоверному снижению содержания нитратов на 25 и 27% соответственно для вариантов NPK1 и NPK2. Обобщая полученные данные, мы видим общую закономерность для двух лет опытов в том, что в вариантах с применением удобрений однократная обработка имеет тенденцию к снижению содержания нитратов, а трехкратная – к повышению, двукратная обработка занимает промежуточное положение.

Рисунок 1 - Влияние повторных некорневых обработок раствором 0,02% KI на содержание нитратов (А) и крахмала (Б) в клубнях картофеля

DOI:10.60797/JAE.2024.49.9.4

Рисунок 2 - Влияние повторных некорневых обработок раствором 0,02% KI на содержание нитратов (А) и крахмала (Б) в клубнях картофеля

DOI:10.60797/JAE.2024.49.9.5

Содержание крахмала в клубнях картофеля снижалось с повышением кратности некорневых обработок 0,02% KI в опыте 2018 года (рис. 4 Б). Трехкратная обработка снижала содержание крахмала на 14, 12 и 8% соответственно в вариантах без удобрений, NPK1 и NPK2. Стоит отметить, что однократная обработка достоверно повысила содержание крахмала на 6% в варианте с повышенной дозой минеральных удобрений. В 2023 году уровень почвенного плодородия существенно влиял на содержание крахмала в клубнях картофеля под влиянием обработок йодистым калием. Так, в варианте без применения удобрений все варианты кратностей обработок снижали содержание крахмала. В варианте со средней дозой минеральных удобрений однократная обработка не оказала достоверного влияния, а двукратная и трехкратная достоверно повышали содержание крахмала на 5 и 14% соответственно. В варианте NPK2 влияния йода обнаружено не было.

Влияние йода на содержание, как нитратов, так и крахмала, было аналогично влиянию удобрений

В клубнях происходит как синтез, так и распад крахмала под воздействием ферментов. Ферменты, разрушающие крахмал, можно разделить на две категории – гидролитические (a- и b-амилазы) и фосфоролитические (a-гликан-фосфорилазы)

Рисунок 3 - Влияние однократной некорневой обработки раствором различных концентраций KI на содержание нитратов (А) и крахмала (Б) в клубнях картофеля

DOI:10.60797/JAE.2024.49.9.6

Рисунок 4 - Влияние однократной некорневой обработки раствором различных концентраций KI на содержание нитратов (А) и крахмала (Б) в клубнях картофеля

DOI:10.60797/JAE.2024.49.9.7

Микрополевой опыт, направленный на изучение воздействия растворов с различными концентрациями йодистого калия, показал, что содержание нитратов в целом не изменялось на фоне без применения минеральных удобрений (рис. 5 А). На высокоудобренном фоне NPK2 проявлялась общая тенденция, когда невысокие концентрации (аналогично с вариантами повторных некорневых обработок) способствовали снижению содержания нитратов в клубнях, а высокие – наоборот, повышению. Максимальное содержание нитратов было зафиксировано в варианте с обработкой раствором 0,08% KI и дозой NPK2 в 2018 и 2022 годах. Стоит отметить, что концентрация 0,02% KI достоверно снижала содержание нитратов в клубнях практически во всех вариантах минеральной системы удобрения в годы исследований. В целом, за два года однократная обработка этой концентрацией KI позволила снизить содержание нитратов на 30%. Остальные концентрации в меньшей степени повлияли на содержание нитратов в клубнях.

Влияние йодных обработок на содержание крахмала было нестабильным по годам исследований (рис. 5 Б). Аналогично опыту с повторными обработками йодом, прослеживается тенденция к снижению содержания крахмала в клубнях под воздействие йодистого калия. Однако в 2018 году в вариантах без внесения удобрений и с повышенной дозой было отмечено положительное влияние обработок на содержание крахмала. Так, общее достоверное увеличение содержания крахмала для варианта без удобрений от обработок всеми исследуемыми концентрациями составило 10%, для варианта NPK2 – 11%. В 2022 году в варианте со средней дозой удобрений NPK1 эффект от йода на показатель содержания крахмала был нестабильным, в других вариантах почвенных условий схемы опыта йод способствовал снижению этого показателя.

В данной работе были обобщены данные по влиянию йода на урожайность и качество клубней картофеля в минеральной системе удобрения за три года исследований. Таким образом, было установлено, что наибольший эффект от некорневых обработок йодистым калием был достигнут при применении средних и повышенных доз минеральных удобрений. Максимальные прибавки урожая картофеля достигали 9,3, 14,8 и 11,5 т/га для 2018, 2022 и 2023 годов соответственно. Повышение кратности обработок, а также концентрации раствора KI не всегда имело преимущество перед однократным применением раствора 0,02% KI. Поэтому наиболее экономически целесообразной была установлена однократная некорневая обработка раствором 0,02% KI. Важным выводом исследования стала необходимость повышения уровня почвенного питания для максимальной отзывчивости растений картофеля на йодные подкормки. Предпосевное внесение минеральных удобрений способствовало повышению отдачи от применения йода. Обобщая влияние йода на качественные показатели – содержание нитратов и крахмала, стоит отметить, что некорневые обработки KI имели тенденцию повышать содержание нитратов и снижать содержание крахмала аналогично влиянию минеральных удобрений.