Россия
УДК 631.6 Сельскохозяйственная мелиорация
ГРНТИ 68.31 Сельскохозяйственная мелиорация
ОКСО 35.06.01 Сельское хозяйство
ББК 4 СЕЛЬСКОЕ И ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО. СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ И ЛЕСОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ
ТБК 5607 Сельскохозяйственная мелиорация
BISAC TEC003000 Agriculture / General
В настоящее время в сельском хозяйстве активно развивается органическое производство, направленное на получение экологически чистой продукции без дополнительной химической нагрузки на окружающую среду. Проведены фенологические наблюдения за прохождением фаз развития раннего картофеля Гулливер в вариантах применения биологической, интегрированной и химической средств защиты растений, при двух режимах орошения с поддержанием в расчётном слое 0,4 м влажности не ниже 80% НВ и 70% НВ. Цель исследования заключается в оценке ростовых функций семенного картофеля для научного обоснования применяемых приемов защиты, основанных на принципах биологизации и экологической безопасности. Фенологические исследования в стадии цветения показали максимальные размеры прироста габитуса ботвы. Параметры габитуса ботвы под влиянием биологической и интегрированной защит превышали ростовые значения картофеля, произрастающего под химической защитой. Максимальный прирост ботвы на исследуемых способах защиты наблюдался в период с начала бутонизации и до конца цветения. При изучении влияния средств защиты на формирование биометрических показателей роста и развития растений картофеля было выявлено, что применение биологических препаратов защиты способствовало росту и образованию продуктивных стеблей, и листьев растений картофеля. Разница в приросте на варианте биологической и химической защитой составила на режиме орошения 70 % НВ – 0,073 м, а на 80% НВ – 0,097 см.
рошаемое земледелие, биологические методы защиты, ростовые функции, семенной картофель
Введение (Introduction). Применение удобрений и химических средств защиты растений приводит к увеличению затрат на сельскохозяйственное производство и ухудшению экологической ситуации в агроэкосистемах [9,10]. Возникает необходимость в поиске экономически эффективных и экологически безопасных методов, направленных на повышение урожайности сельскохозяйственных культур. Эффективным способом оптимизации функционирования агроландшафтов является применение принципов агролесомелиорации и мелиорации [8].
Одним из приоритетных направлений для увеличения продуктивности культур и улучшения качества продукции является использование биологических методов защиты от патогенных организмов, которые обладают избирательным действием [1,4]. Результативность применения биологических методов защиты тесно связана с созданием благоприятной фитосанитарной обстановки и в безопасном воздействии на человека и других представителей биоценоза [2,5].
Использование биопрепаратов способствует увеличению урожайности в среднем на 10–22 % за счет стимулирующего, защитного и антистрессового воздействия на рост растений. По мнению ряда учёных, развитость габитуса ботвы тесно взаимосвязана с продуктивностью сельскохозяйственных культур [3,7,10].
Научные исследования по изучению современного потенциала средств защиты картофеля, основанных на экологических принципах в степных условиях Волгоградской области проводились в течение последних нескольких лет [1,6,11]. При этом, исследований закономерностей влияния биологических средств защиты на ростовые функции не проводилось. В связи с чем, изучение влияния экологических методов защиты с учетом агроэкологических аспектов на развитие картофеля для достижения высокой эффективности с минимальным негативным воздействием на агроэкосистему является актуальной задачей.
Цель исследования заключается в оценке ростовых функций семенного картофеля для научного обоснования применяемых приемов защиты, основанных на принципах биологизации и экологической безопасности.
Материалы и методы (Materials and Metods). Исследования проводились в течение 3-х лет с 2021 по 2023 гг. на опытном участке ОС «Орошаемая» Всероссийского научно-исследовательского института орошаемого земледелия. Проведены фенологические наблюдения за прохождением фаз развития раннего картофеля Гулливер на вариантах применения биологической, интегрированной и химической средств защиты растений, при двух режимах орошения: с поддержанием в расчётном слое 0,4 м влажности не ниже 80% НВ и 70% НВ.
Повторность опыта трёхкратная, площадь делянки 240 м2, учетная площадь 42 м2(2,8 х 15 м). Способ полива – дождевание.
В опыте с вариантом биологической системой защиты применяли препараты: - а) обработка клубней перед посадкой препаратами БСка-3 (5 л/т) + Гумат (7,1 л/га) + Гелиос Азот (2 л/га); - б) при появлении единичных всходов обработка препаратами (ГеостимФит Ж, БСка-3, Импровер); - в) дальнейшие обработки по вегетирующим растениям в фазы: активный рост, смыкание в рядке, бутонизация и цветение биопрепаратами.
В варианте с интегрированным способом защиты агроценоза картофеля для обработки посадочного материала применялся химический фунгицид Максим. Дальнейшие обработки проводятся биопрепаратами, аналогично, как и при биологической системе.
В качестве контроля определен химический способ защиты агроценозов с применением, распространённых в картофелеводстве региона химических препаратов. Дозы устанавливаются в соответствии с регламентами применения средств защиты растений.
Агроклиматические условия вегетационного сезона в 2021г были неблагоприятными для формирования клубней картофеля, особенно в июле и августе, стояла жаркая и сухая погода, что отрицательно сказалось на величине урожая. В 2022г средняя температура воздуха за вегетационный сезон была в июне-августе 22,7-23,1OC, что соответствует требованиям культуры. В 2023 году показатели температуры были оптимальными для развития картофеля [14].
Была выдвинута гипотеза, что рост картофеля за период вегетации описывается логистической функцией вида:
,
где Hmin – высота растения во время посадки (принимается равной нулю), Hmax – максимальная высота растения, τ – время вегетации, e – основание натуральных логарифмов, a и b – константы, определяющие наклон, изгиб и точку перегиба кривой.
Данная гипотеза была подвергнута проверке в вегетационном сезоне 2023 года на картофеле сорта «Гулливер» при разных способах защиты.
Экспериментальные данные обрабатывали методом дисперсионного анализа с использованием пакета прикладных программ Microsoft Excel.
Результаты (Results). Исследования показали, что на развитие растений, в определённой степени, влияет применяемая система защиты. Это было апробировано с помощью дисперсионного анализа. Установлено, что использование биологических препаратов по фазам роста и развития картофеля в условиях орошения оказывает положительное влияние. Развитая по срокам ботва имеет прямую зависимость с клубневой продуктивностью, поскольку компоненты продуктивности формируются в процессе всего онтогенеза растений, но максимальная потребность растений в питательных веществах наблюдается в фазе бутонизация - цветение, когда габитус ботвы находится на пике своего развития (табл.1).
Таблица 1. – Даты наступления фенофаз картофеля сорта Гуливер
Table 1. – Dates of onset of phenophases of potato varieties Gulliver
|
20.07.2023г. |
08. 08. 2023г. |
22 .08.2023 г. |
|
бутонизация |
начало цветения |
начало отмирания ботвы |
Проведенные фенологические наблюдения за ростом картофеля (рис. 1), основанные на разных принципах защиты в фазу бутонизации, показали, что способы защиты оказывают влияние на ростовые функции и образование продуктивных стеблей. В таблице 2 показаны средние значения высоты стебля и количества листьев при разных способах защиты и уровнях водообеспеченности.
На площадках с биологической защитой наблюдается небольшое опережение в развитии, в фазу бутонизации, встречаются единичные цветки (15%). При биологической защите отмечается наибольший прирост ботвы и количества листьев. Среднее значение высоты стеблей при водном режиме почвы не ниже 70% НВ – 0,301 м., на 80% НВ –0,334 м. Среднее количество листьев – 12,3 шт. при 70% НВ и 14,4 шт. при 80% НВ. На площадках с химическим и интегрированным способом защиты существенных отличий в прохождении фенологических фаз не выявлено. При химической защите средние показатели высоты стеблей при режиме орошения не ниже 70% НВ составила 0,264 м, на уровне 80% НВ – 0,275 м, среднее количество листьев - 10 шт. при 70% НВ и 10,6 шт. при 80% НВ. При интегрированной защите средняя высота стеблей, произрастающих на площадках при водном режиме полива не ниже 70% НВ – 0,286 м., на 80% НВ – 0,30 м. Среднее количество листьев – 12 шт. при 70% НВ и 13 шт. при 80% НВ.
Рисунок 1 – Проведение фенологических наблюдений за ростом картофеля, фаза «бутонизация»
Figure 1 – Conducting phenological observations of potato growth, budding phase
Фенологические исследования в стадии цветения показали максимальные размеры прироста габитуса ботвы (табл. 3). В варианте химической защиты картофель находился в фазе активного цветения. В варианте биологической защиты наблюдалась начальная стадия перехода к следующей фазе развития – созревание (естественное отмирание ботвы). Параметры габитуса ботвы под влиянием вариантов биологической и интегрированной защит превышали ростовые значения картофеля, произрастающего под химической защитой.
Фенологические наблюдения от 22 августа 2023 г. позволили выявить наступление фазы естественного увядания ботвы - созревания клубней (табл.4).
Максимальный прирост ботвы на исследуемых способах защиты наблюдался в период с начала бутонизации и до конца цветения. Среднее значение высоты стеблей в фазу цветения в опыте с биологической защитой при водном режиме почвы не ниже 70% НВ – 0,418 м., на 80% НВ – 0,426 м. Среднее количество листьев – 12,6 при 70% НВ и 14,6 при 80% НВ. При интегрированной защите средняя высота стеблей, произрастающих на площадках в варианте водного режима почв 70% НВ – 0,286 м., на 80% НВ – 0,30 м. Среднее количество листьев – 12,3 шт. при 70% НВ и 13,5 шт. при 80% НВ. В варианте химической защитой средние показатели высоты стеблей при пред поливным порогом влажности 70% НВ составили 0,396 м, не ниже 80% НВ – 0,40 м, среднее количество листьев – 11 шт. при 70% НВ и 11,5 шт. при 80% НВ.
Наибольшая урожайность картофеля была в вариантах водного режима не ниже 70% и 80% НВ в 2022 году и составила 28,5 и 33,4 т/га соответственно [6].
Таким образом, при разных способах защиты, наблюдаемые параметры роста картофеля отличаются дифференцированными показателями.
Заключение (Conclusions). При изучении влияния систем защиты на формирование биометрических показателей роста и развития растений картофеля было выявлено, что применение биологических препаратов защиты способствовало более интенсивному росту и образованию продуктивных стеблей и листьев растений картофеля, разница в приросте на варианте биологической и химической защитой составила в варианте режима орошения 70 % НВ – 0,073 м и на 80% НВ- 0,097 м. Достоверно установлено, что при применении средств биологической защиты наблюдается опережение в прохождении фенологических фаз развития культуры картофеля, а так же динамичное нарастание габитуса ботвы растений в фазе «бутонизация – цветение» по сравнению с вариантом химической и интегрированной защитой.
Таблица 2 – Биометрические характеристики картофеля (фаза «бутонизация»)
Table 2 – Biometric characteristics of potatoes (budding phase)
|
Уровень водообеспеченности |
Количество кустов и стеблей, шт |
Среднее значение длины стебля, м |
Среднее количество листьев, шт |
Количество кустов и стеблей, шт |
Среднее значение длины стебля, м |
Среднее количество листьев,шт |
Количество кустов и стеблей, шт |
Среднее значение длины стебля, м |
Среднее количество листьев, шт |
|
Химическая защита |
Интегрированная защита |
Биологическая защита |
|||||||
|
70% НВ |
1 куст-4 стебля |
0,306 |
9,3 |
1 куст-4 стебля |
0,286 |
12,3 |
1 куст-5 стеблей |
0,298 |
11,6 |
|
2 куст-3 стебля |
0,255 |
10,1 |
2 куст-5стебля |
0,28 |
11 |
2 куст-5 стебля |
0,292 |
11,8 |
|
|
3 куст-4 стебля |
0,333 |
12,3 |
3 куст-4 стебля |
0,315 |
13 |
3 куст-3 стебля |
0,296 |
15,0 |
|
|
4 куст-4 стебля |
0,260 |
9,8 |
4 куст-3 стебля |
0,30 |
13,6 |
4 куст-4 стебля |
0,341 |
12,25 |
|
|
5 куст–3стебля |
0,175 |
9,0 |
5 куст–4стебля |
0,257 |
10,2 |
5 куст–5стебля |
0,278 |
11,2 |
|
|
|
0,266 |
10,1 |
|
0,288 |
12,0 |
|
0,301 |
12,4 |
|
|
80% НВ |
1 куст-6 стеблей |
0,223 |
9,5 |
1 куст-5 стебля |
0,243 |
10 |
1 куст-3 стебля |
0,36 |
16,6 |
|
2 куст-6 стеблей |
0,260 |
9,5 |
2 куст-7 стебля |
0,315 |
14,3 |
2 куст-4 стебля |
0,352 |
16 |
|
|
3 куст-6 стеблей |
0,315 |
11,0 |
3 куст-3 стебля |
0,340 |
16 |
3 куст-4 стебля |
0,35 |
16 |
|
|
4 куст-3 стебля |
0,263 |
10,0 |
4 куст-6 стебля |
0,257 |
10,7 |
4 куст-3 стебля |
0,31 |
12 |
|
|
5 куст– 4 стебля |
0,315 |
13,0 |
5 куст– 4 стебля |
0,340 |
15,5 |
5 куст–3стебя |
0,30 |
11,6 |
|
|
|
0,275 |
10,6 |
|
0,299 |
13,3 |
|
0,334 |
14,4 |
|
Таблица 3 – Биометрические характеристики картофеля (фаза «цветение»)
Table 3 – Biometric characteristics of potatoes (flowering phase)
|
Уровень водообеспеченности |
Количество кустов и стеблей, шт |
Среднее значение длины стебля, м |
Среднее количество листьев, шт |
Количество кустов и стеблей, шт |
Среднее значение длины стебля, м |
Среднее количество листьев, шт |
Количество кустов и стеблей, шт |
Среднее значение длины стебля, м |
Среднее количество листьев на стеблях, шт |
|
Химическая защита |
Интегрированная защита |
Биологическая защита |
|||||||
|
70% НВ |
1 куст-2 стебля |
0,385 |
11 |
1 куст-3 стебля |
0,336 |
12,3 |
1 куст-2 стебля |
0,432 |
12 |
|
2 куст-3 стебля |
0,430 |
12 |
2 куст-3 стебля |
0,415 |
11,5 |
2 куст-3 стебля |
0,402 |
12 |
|
|
3 куст-4 стебля |
0,392 |
10,3 |
3 куст-5 стеблей |
0,43 |
13,5 |
3 куст-2 стебля |
0,488 |
15 |
|
|
4 куст-3 стебля |
0,416 |
11,3 |
4 куст-3 стебля |
0,40 |
13 |
4 куст-4 стебля |
0,338 |
12,5 |
|
|
5 куст–3 стебля |
0,360 |
9,5 |
5 куст–5стебей |
0,406 |
11,4 |
5 куст–4 стебля |
0,43 |
11,5 |
|
|
|
0,397 |
10,8 |
|
0,397 |
13,9 |
|
0,418 |
12,6 |
|
|
80% НВ |
1 куст-5 стеблей |
0,382 |
11,2 |
1 куст-3 стебля |
0,380 |
11,0 |
1 куст-3 стебля |
0,445 |
17 |
|
2 куст-6 стеблей |
0,391 |
11,5 |
2 куст-4 стебля |
0,413 |
14,3 |
2 куст-4 стебля |
0,453 |
16 |
|
|
3 куст-2 стебля |
0,38 |
10,0 |
3 куст-3 стебля |
0,422 |
16,0 |
3 куст-4 стебля |
0,442 |
16 |
|
|
4 куст-7 стеблей |
0,415 |
11,4 |
4 куст-4 стебля |
0,41 |
10,7 |
4 куст-3 стебля |
0,420 |
12,3 |
|
|
5 куст–4стебля |
0,435 |
13,0 |
5 куст– 4 стебля |
0,434 |
15,5 |
5 куст–3стебля |
0,410 |
11,6 |
|
|
|
0,406 |
11,4 |
|
0,412 |
13,5 |
|
0,426 |
14,6 |
|
Таблица 4 – Биометрические характеристики картофеля (фаза «отмирание ботвы»)
Table 4 – Biometric characteristics of potatoes (the dying phase of the tops)
|
Уровень водообеспеченности |
Количество кустов и стеблей, шт |
Среднее значение длины стебля, см |
Среднее количество листьев на стеблях, шт |
Количество кустов и стеблей, шт |
Среднее значение длины стебля,м |
Среднее количество листьев на стеблях, шт |
Количество кустов и стеблей, шт |
Среднее значение длины стебля, м |
Среднее количество листьев на стеблях, шт |
|
Химическая защита |
Интегрированная защита |
Биологическая защита |
|||||||
|
70% НВ |
1 куст-2 стебля |
0,368 |
11,6 |
1 куст-2 стебля |
0,305 |
8,9 |
1 куст-5 стеблей |
0,377 |
8 |
|
2 куст-3 стебля |
0,405 |
11,2 |
2 куст-2 стебля |
0,40 |
10,2 |
2 куст-4 стеблей |
0,387 |
7 |
|
|
3 куст-2 стебля |
0,396 |
12,0 |
3 куст-5 стеблей |
0,402 |
11 |
3 куст-2 стебля |
0,351 |
11 |
|
|
4 куст-4 стебля |
0,386 |
11,2 |
4 куст-4 стебля |
0,36 |
9,8 |
4 куст-5 стеблей |
0,380 |
9 |
|
|
5 куст–4 стебля |
0,363 |
10,1 |
5 куст–3 стебля |
0,38 |
10 |
5 куст–4стебля |
0,360 |
8,5 |
|
|
|
|
0,384 |
11,22 |
|
0,369 |
10,0 |
|
0,371 |
8,7 |
|
80% НВ |
1 куст-3 стебля |
0,374 |
10,0 |
1 куст-3 стебля |
0,37 |
9,6 |
1 куст-5 стеблей |
0,396 |
8 |
|
2 куст-4 стебля |
0,407 |
12,0 |
2 куст-4 стебля |
0,406 |
15,0 |
2 куст-4 стебля |
0,372 |
9,5 |
|
|
3 куст-4 стебля |
0,413 |
13,0 |
3 куст-3 стебля |
0,344 |
9,0 |
3 куст-4 стебля |
0,403 |
9 |
|
|
4 куст-3 стебля |
0,363 |
11,6 |
4 куст-4 стебля |
0,377 |
13,0 |
4 куст-6 стебля |
0,385 |
10 |
|
|
5 куст–3стебля |
0,400 |
10,8 |
5 куст– 4 стебля |
0,37 |
10,0 |
5 куст–5 стебля |
0,38 |
8,3 |
|
|
|
|
0,391 |
11,5 |
|
0,373 |
11,3 |
|
0,379 |
9,0 |
