Агробиологические особенности топинамбура, его характерные особенности, требования к условиям внешней среды, роль удобрений в формировании урожая. Принципы подбора удобрений и доказательство их эффективности, влияние на формирование качеств растения.
Аннотация к работе
Топинамбур, имея высокую питательную ценность надземной массы и клубней. Топинамбур относится к растениям короткого дня, поэтому семена могут вызревать только в южных районах, в наших условиях не хватает тепла и света. Несмотря на большую экологическую пластичность, невысокую требовательность к условиям возделывания, топинамбур положительно реагирует на внесение удобрений, вследствие чего формирует более высокие урожаи надземной массы и клубней (2, 6, 8, 19, 20, 23, 26, 38, 45, 46, 50, 52). В опытах Вологодской опытной станции прибавка урожая зеленой массы составила при внесении одного калия - 22,2%, азота с калием - 44,3%, азота, фосфора и калия - 56,9%, тогда как внесение азотных удобрений с фосфорными дали прибавку только 12,3% (27). В опытах Тверской ГСХА, внесение удобрений под топинамбур в дозе N120Р60К60 оказало существенное влияние на рост растений в высоту, образование побегов, облиственность главного стебля.При внесении удобрений (1/3 от расчетной дозы) наибольшей высоты растения достигли в 6 варианте на запланированную урожайность 400 ц/га - 162,8 см. Наблюдение за динамикой образования листьев на главном стебле показало, что внесение органических и минеральных удобрений значительно влияют на облиственность. Топинамбур формирует оптимальную площадь листьев в условиях Тверской области, но при внесении различных доз органических и минеральных удобрений размеры ассимилирующей поверхности растений и агроценоза изменяются. Средняя площадь листьев в посадках больших размеров сформировалась при внесении 1/3 от расчетной дозы всех видов удобрений (39,5-62,9 тыс. м2/га). Высокий урожай получен при внесении NPK на урожайность 200 ц/га - 163,9 ц/га, чуть меньше при внесении навоза 20 т/га на урожайность 300 ц/га - 163,1 ц/га.В условиях Верхневолжья сорт Скороспелка в нормальные по влагообеспеченности годы может формировать запрограммированные урожаи клубней и надземной массы по 300 ц/га, общий сбор биомассы с гектара достигает 703 ц/га. Из органических удобрений наиболее эффективным в этих условиях было внесение навоза 30 т/га - 658 ц/га биомассы, в том числе клубней 358 ц/га, прибавка к контролю составила 40% Внесение удобрений положительно влияет на количество клубней, увеличивает количество клубней крупной, средней и мелкой фракций и их массу.
Введение
Земляная груша (или топинамбур) - это многолетнее травянистое растение многостороннего использования. Он имеет пищевое, лечебное, кормовое, техническое, экологическое и экономическое значение. Его клубни служат сырьем для получения лечебных препаратов, БАД и продуктов функционального питания.
Топинамбур, имея высокую питательную ценность надземной массы и клубней. Зеленая масса обладает значительными кормовыми достоинствами благодаря высокому содержанию сухих веществ, хорошей углеводной и витаминной обеспеченности, а также малому количеству клетчатки.
Топинамбур может быть использован в качестве фитомелиоранта при рекультивации почв, выведенных из сельскохозяйственного использования и расположенных вокруг промышленных зон. Кроме того, растения топинамбура в виде живых изгородей и кулис могут быть хорошим средством против водной и ветровой эрозии, а также для снегозадержания на полях.
Рано и обильно цветущие сорта топинамбура целесообразно возделывать в качестве декоративных и медоносных растений.
Стебли топинамбура - хорошее волокнистое сырье для производства целлюлозы: 1 га топинамбура может сохранить 5 га леса. Это особенно важно для районов, где его запасы невелики.
Заслуживают внимания исследования шведских ученых по получению биогаза из биомассы топинамбура. Биогаз, полученный из биомассы топинамбура, хорошо сгорает, не выделяя в атмосферу вредных токсичных газов. Важно, что биогаз можно получить как из свежей биомассы, так и из силоса.
Не смотря на ряд достоинств, культура является нетрадиционной и не имеет широкого распространения и использования.
Для Нечерноземной зоны России особую ценность представляют скороспелые сорта, самым перспективным является - сорт Скороспелка.
1. Агробиологические особенности культуры
1.1 Морфологические особенности топинамбура топинамбур удобрение урожай
Топинамбур (Helianthus tuberosus) - многолетнее растение семейства Астровые (Asteraceae), подсемейства Fabuliflora (трубкоцветковые) (13, 17, 20, 34, 50, 52). Одни авторы многолетним его считают потому, что обычно выращивают на одном месте без ежегодной посадки, несколько лет (20). По мнению Усановой З.И., Осербаева А.К. (50) многолетность обусловлена способностью клубней выносить низкие отрицательные температуры в течение зимнего периода, благодаря высокой концентрации сахаров в клеточном соке (инулина).
По строению надземных органов топинамбур напоминает подсолнечник. Стебель топинамбура ежегодно отмирающий, цилиндрический, прямостоячий, опущенный, хорошо облиственный, ветвящийся, высотой до 2-5 м. Колебания высоты побега связаны с сортовыми отличиями, влиянием факторов среды. Кустистость - от I до 8-9 стеблей с одного клубня (17, 20, 38, 50, 52).
Лист - простой, состоит из цельной пластинки и черешка, длинной 15-20 см. Форма - яйцевидная, удлиненно-яйцевидная и широкояйцевидная. Листья - крупные, по краям зазубренные. Окраска от светло до темно - зеленой.
Количество листьев на стебле сильно варьирует от 50 до 150 и более в зависимости от условий выращивания и сорта. Листорасположение супротивное и мутовчатое, в верхней части стебля очередное (17, 20, 50, 52).
Соцветие - корзинка, диаметром от 1,5 до 5 см. В ней находится 50-60 цветков. Цветки ярко - желтые, крайние - ложноязычковые - бесполые, внутренние - трубчатые - обоеполые. Тычинок пять, они срастаются пыльниками в трубочку. Завязь - одногнездовая, с оранжевым столбиком, проходящим внутри пыльниковой трубки. Рыльце двухраздельное со спирально закрученными лопастями. Опыление, как правило, перекрестное, возможно собственной пыльцой. Количество соцветий определяется интенсивностью ветвления побега и варьирует от 1-5 до 50 шт. и более на одном растении (38).
Плод-семянка, мельче, чем у подсолнечника. Масса 1000 семянок 7-9 г. Посыпанов Г.С. (38) уточняет, что семянка угловатой формы с кожистым околоплодником, двумя шиловидными пленками вверху и небольшим семенем внутри. Топинамбур относится к растениям короткого дня, поэтому семена могут вызревать только в южных районах, в наших условиях не хватает тепла и света.
Топинамбур имеет мощно развитую, глубоко проникающую корневую систему. При выращивании из семени, вначале развивается стержневой корень, формируясь затем в мочковатую корневую систему. При посадке клубнями корневая система мочковатого типа. Основная масса корней размещается в пахотном сдое до 30 см, но отдельные корни могут проникать в глубину до 3 м. Корневая система топинамбура по общему объему корней в 1,5-3,5 раз больше, чем у картофеля, а по рабочей поверхности - в 6,5-8,5 раз (3.И. Усанова, 1964). Глубина проникновения корней в 2,5 раза больше, чем у картофеля (6, 11, 17, 20, 35, 40, 50,52).
Ветвление побега у топинамбура надземное и подземное. В подземной части побега образуются столоны. Длина столонов в зависимости от сорта варьирует от 5 до 40 см. Чем короче столоны, тем более компактно клубневое гнездо. Столоны, выходящие на поверхность почвы зеленеют и превращаются в надземные побеги. Сорт Скороспелка имеет компактное гнездо.
Клубни имеют стеблевое происхождение, образуются в результате утолщения междоузлий столона - подземного побега. Форма и окраска клубней изменяется в зависимости от сорта и условий выращивания. Клубни бывают округлые, грушевидные, булавовидные, удлиненные, цилиндрические - изменяются при возделывании на различных типах почв. Окраска их от белой до красно-фиолетовой. Глазки, в отличие от картофеля, выпуклые. Масса одного клубня от 10 до 200 и более граммов. Число клубней на одном растении колеблется от 4 до 40 в зависимости от сорта и условий выращивания. В отличие от картофеля, клубни топинамбура не имеют пробкового слоя, вследствие чего они плохо хранятся, легко теряют влагу и высыхают (6, 8, 11, 17, 20,24, 35, 40, 42, 50,52).
1.2 Особенности роста и развития
У топинамбура отмечают следующие фазы роста и развития: всходы, образование столонов, образование клубней, бутонизации, цветение и созревание семян.
Обильное цветение не сопровождается завязыванием и формированием семян. В нашей зоне созревание семян не происходит так как не хватает суммы эффективных температур.
Каждая фаза происходит в определенные периоды развития растений. По особенностям формирования ассимилирующей (листовой) поверхности, накоплению урожая надземной части и клубней сухой фитомассы можно выделить 5 периодов: I период - посадка - всходы, имеет среднюю продолжительность 17 дней. Главная функция периода - рост проростков из верхушечной и боковых почек клубня, образование корней и формирование корневой системы.
II период - всходы - начало образования столонов. Продолжительность в среднем 32 дня. Главная функция периода - формирование корневой системы растений и фотосинтезирующей (листовой) поверхности агроценоза.
III период - начало образования столонов - начало образования клубней. Средняя продолжительность 22 дня. Главная функция периода - формирование ассимилирующей поверхности агроценоза, образование и рост столонов, подготовка к генеративному развитию, образованию бутонов.
IV период - образование клубней - цветение, продолжительность в среднем 22 дня. Это период максимума продукционного процесса в растении. Главная функция периода - завершение формирования ассимилирующей поверхности, обеспечение максимальных приростов надземной части растения, образование и рост клубней, завершение формирования верхушечных бутонов.
V период - начало цветения - конец вегетации - самый длинный период - 48 дней. Прирост надземной массы резко сокращается, клубней - достигает максимального значения. Главная функция периода - рост клубней, накопление сухого вещества, преимущественно, за счет клубней (32, 50).
1.3 Требования к факторам внешней среды
Топинамбур от многих других сельскохозяйственных растений отличается большой экологической пластичностью, исключительной жизненностью, способностью произрастать в сравнительно неблагоприятных условиях.
Требования к температуре
Топинамбур характеризуется устойчивостью, как к высоким, так и низким температурам. Минимальная температура прорастания 4-5°С, интенсивное прорастание начинается при повышении температуры почвы до 12°С. Оптимальная температура прорастания 18 - 25 ОС. Высокие температуры растения переносят хорошо, при нормальных условиях без потери тургора до 40°С. Надземные органы выдерживают морозы -5-8°С, клубни до -12 ОС на воздухе и до - 40°С под снегом. Повышенная холодостойкость растений объясняется более высоким содержанием в них сахаров, представленных в основном растворимым в воде полисахаридом - инулин (17, 20, 24, 35, 38, 40, 50, 52).
Требования к свету
Топинамбур растение короткого дня. По данным 3.И. Усановой, 1967 г. при искусственном сокращении длины дня ускоряется развитие растений, несколько уменьшается рост стеблей, цветение проходит в более благоприятных условиях. При этом возможно получение семян для селекционных целей. У сортов с коротким периодом вегетации при затенении урожай клубней уменьшается. В условиях длинного дня рост короткодневных растений в высоту усиливается.
В зависимости от длины вегетационного периода сорта и гибриды топинамбура делят на 3 группы: позднеспелые, среднеспелые и раннеспелые.
Сорт Скороспелка относится к раннеспелой группе. Продолжительность периода от посадки до бутонизации у него 90-100 дней, а в условиях Тверской области - 80-85 дней (50).
Требования к влаге
Благодаря хорошо развитой корневой системе топинамбур является засухоустойчивым растением. В условиях засухи растения развивают огромную сосущую силу. Но, несмотря на это максимальный урожай он формирует в условиях достаточной влагообеспеченности почвы. Оптимальной влажностью для него является 70-80% от предельной полевой влагоемкости. Критические периоды водопотребления совпадают с образованием, ростом и утолщением столонов и бутонизацией. При избыточной влажности почвы клубни загнивают и плохо зимуют в почве (10, 17, 20, 23, 25, 26, 35, 50).
Требования к почве
Топинамбур может произрастать на самых разнообразных почвах, за исключением солонцов, солончаков и заболоченных почв. Лучшие для него супесчаные и легкосуглинистые почвы. На тяжелых глинистых почвах клубни формируются неправильной формы. Рекомендуется под топинамбур отводить некислые почвы, с РН не ниже 5. Несмотря на большую экологическую пластичность, невысокую требовательность к условиям возделывания, топинамбур положительно реагирует на внесение удобрений, вследствие чего формирует более высокие урожаи надземной массы и клубней (2, 6, 8, 19, 20, 23, 26, 38, 45, 46, 50, 52).
1.4 Влияние удобрений на урожайность топинамбура и его качество
Топинамбур предъявляет повышенные требования к наличию питательных веществ в почве. Известно, что потребление основных питательных элементов у этой культуры больше, чем у картофеля в 2 раза. Это связано не только с большим выносом их урожаем из почвы, но и с расположением корневой системы у картофеля, в основном, в пахотном слое (21, 22, 34, 35, 50, 52). Поэтому удобрение является одним из наиболее важных факторов, определяющих уровень продуктивности топинамбура.
Норму удобрений следует устанавливать, исходя из конкретных природно-климатических условий, культуры земледелия и других факторов.
Однако доказано, что на почвах среднего плодородия при достаточном обеспечении влагой топинамбур, благодаря хорошо развитой корневой системе, формирует высокие, стабильные урожаи зеленой массы и клубней без внесения удобрений (11).
Н.М. Болтасов подчеркивает, что урожайность топинамбура зависит от количества внесенных удобрений и рекомендуется их вносить перед посадкой и в виде подкормок (6).
По рекомендациям Н.А. Минакова, А.С. Светашова (26) перед закладкой плантаций под топинамбур на черноземных почвах Воронежской области вносят 30-40 т навоза на 1 га и по 60-90 кг д.в. NPK. Навоз и фосфорно-калийные удобрения вносят осенью под вспашку, а азотные - весной.
Учеными установлено, что эффективность удобрений зависит от многих факторов и, в первую очередь, от влажности и уровня плодородия почвы, сортовых особенностей, механического состава и кислотности почв, температурного и светового режимов (15, 18, 42).
Каждый из основных элементов питания оказывает на топинамбур свое специфическое воздействие.
Азот является одним из основных элементов питания для всех сельскохозяйственных культур (53), его использование под топинамбур увеличивает урожайность клубней и улучшает их качество (9, 13, 15).
Обладая большой вегетативной массой, земляная груша выносит много фосфора, который необходим для построения тканей, образования высокомолекулярных соединений, таких как инулин и углеводы (36). Кроме того, он обеспечивает нормальное протекание всех физиологических процессов, в том числе и обмена веществ.
Основным источником фосфора в почве служат соли ортофосфорной кислоты, доступность которой растениям невелика. Количество водорастворимых фосфатов, доступных растению, определяется метеорологическими условиями, а так же использованием минеральных и органических удобрений (16).
Обладая мощной, глубоко проникающей корневой системой, топинамбур способен поглощать трудно растворимые соединения фосфора с больших глубин и частично откладывать его в пахотном слое совместно с отмирающими корневыми волосками (17, 33).
В формировании урожая клубней топинамбура и других клубненосных растений большую роль играет калий, надземной части - азот (4, 33, 36).
Калий и его соединения играют важную роль в белковом и углеводном обмене любых сельскохозяйственных культур, в том числе и топинамбура (36, 53).
По данным И.А. Павлик (33) все формы почвенного калия участвуют в питании топинамбура. Максимально доступным считается калий почвенного раствора, однако его количество недостаточно.
По мнению А.В. Петербургского (36), калий внесенный в почву, быстро растворяется в почвенном растворе, однако, затем быстро переходит в поглощенное состояние, в результате чего передвигается по пахотному слою слабо и остается в зоне внесения.
О значительном повышении урожайности клубней и зеленой массы топинамбура при использовании калия свидетельствуют данные Северо-Осетинской опытной станции. Урожайность зеленой массы и клубней увеличивалась соответственно с 136,8 до 151,2 ц/га и с 237,7 до 279,6 ц/га (51).
Подкормка калием усиливала нарастание массы стеблей и клубней.
В отношении реакции топинамбура на калийные и фосфорные удобрения в разных регионах страны получены разноречивые данные. Однако на дерново-подзолистых почвах северных районов страны, бедных азотом и калием эффективность от их внесения увеличивается. В опытах Вологодской опытной станции прибавка урожая зеленой массы составила при внесении одного калия - 22,2%, азота с калием - 44,3%, азота, фосфора и калия - 56,9%, тогда как внесение азотных удобрений с фосфорными дали прибавку только 12,3% (27).
Опытные данные И.А. Павлик (33) свидетельствуют о том, что прибавка урожая зеленой массы топинамбура от азотно-калийного фона - N60К60 составила 31,9%, урожай же клубней, напротив, уменьшился по сравнению с контролем на 4%. Фосфорно-калийный фон (Р60К60), наоборот, положительно влиял на формирование клубней и обеспечил прибавку на 26,1%.
Влияние Р60К60 на урожай зеленой массы менее значительно, получена прибавка 18,9%. Максимальный урожай зеленой массы топинамбура в опытах получен при внесении азотных удобрений в дозе 120 кг на гектар на фоне Р60К60. В среднем за годы исследований он составил 615 ц/га, что больше урожая на контроле на 55,6%.
Многие исследователи пришли к выводу, что наиболее надежным приемом повышения продуктивности топинамбура является совместное применение азота, фосфора и калия.
И.В. Мосолов (28) отмечал, что при недостаточном уровне и неправильном соотношении элементов питания в вегетативной массе почти не образуются резервы пластических веществ для формирования высокого, а тем более доброкачественного урожая. Следовательно, изменяя условия минерального питания растений за счет внесения удобрений, можно воздействовать не только на урожай сельскохозяйственных культур, но и на его качество. Это тем более важно в связи с тем, что топинамбур - это растение двойного использования (11, 17, 50).
В опытах Тверской ГСХА, внесение удобрений под топинамбур в дозе N120Р60К60 оказало существенное влияние на рост растений в высоту, образование побегов, облиственность главного стебля. Высота растений достигла 165 см, в контроле 154 см; образование побегов из материнского клубня увеличилось по сравнению с контролем в 1,3 раза; количество листьев на главном побеге, наоборот, снизилось на 12% (49).
Данные З.И. Усановой, В.А. Иванова, показали, что при уборке 30 сентября самый высокий урожай зеленой массы сорта Скороспелка - 325 ц/га получен на фоне N90Р32К73 (расчет удобрений на урожайность 400 ц/га) при посадке средними или крупными клубнями по схеме 70х30 см. Наибольший урожай клубней 190 ц/га обеспечила посадка средними и крупными клубнями по схеме 70х45 см. Прибавка составила соответственно 124 и 99 ц/га (47).
По рекомендациям А.Н. Кшникаткиной (23) в Пензенской области для получения высоких урожаев топинамбура следует вносить с осени минеральные удобрения в дозе N60Р60К60. Особенно положительно на его продуктивности сказывается усиленное азотное питание.
А.В. Петербургский (33) отмечает, что внесение полного удобрения в дозах N90Р90К90 повышало урожай клубней до 300,9 ц/га, а зеленой массы - до 142,2 ц/га.
В опытах П.Л. Сарнацкого, Ю.В. Выдрина (41) в среднем за четыре года исследований на неудобренном фоне получен урожай клубней - 222, зеленой массы - 301 ц/га. При ежегодном внесении минеральных удобрений из расчета N90Р90К90 соответственно 387 и 867 ц/га. На 1 кг действующего вещества азота, фосфора, калия прибавка урожая абсолютно сухого вещества клубней и надземной массы составила 62,2 кг.
О.Л. Анкудинов (3) получил наибольшую урожайность зеленой массы - 724 ц/га при внесении совместно органических и минеральных удобрений (навоз 40 т/га N60Р60К60).
По рекомендациям Казахского СХИ в зависимости от почвенно-климатических условий под топинамбур необходимо вносить при основной обработке почвы 40-60 т/га навоза и 90-120 Р2О5, а весной до начала отрастания клубней - 60-90 кг N. В последующие годы внесение минеральных удобрений также рекомендуется проводить ежегодно. В условиях Северного Казахстана перед посадкой топинамбура и ежегодно весной эффективно внесение азотных и фосфорных удобрений по 60 кг действующего вещества на гектар (42).
В условиях юга Украины (15) на обыкновенном тяжелосуглинистом черноземе самая высокая прибавка урожая топинамбура получена от прямого действия удобрений NPK из расчета 120 и 180 кг/га - 12,9 и 16,6 т/га в 1990 г., 14,2 и 15,3 т/га - в 1991 г. Математически не доказана прибавка урожая в варианте, с внесением N60Р60К60.
И.П. Дерюгин, А.Н. Кулюкин (16) указывают на необходимость учета биологических особенностей сельскохозяйственных культур, почвенно-климатических условий и свойств удобрений. Так же требуется установление оптимальных норм, соотношений, сроков и способов применения удобрений, обеспечивающих получение высоких урожаев с хорошим качеством, с учетом требований охраны здоровья человека, животных и окружающей среды.
Некоторые исследователи (29) отмечают тесную прямую связь между продуктивностью посева полевых культур и величиной площади ассимилирующей поверхности. Эффективным средством воздействия на листовой аппарат и его фотосинтетическую активность являются органические и минеральные удобрения (28).
Исследования Усановой З.И., Осербаева А.К. (48,49) показали, что топинамбур сорта Скороспелка самую большую площадь листьев одного растения и агроценоза в целом формирует при внесении удобрений. Наибольшее влияние на рост листовой поверхности оказывают минеральные удобрения. Так, в среднем за 1993-1995 годы площадь листьев одного растения в период максимального развития при внесении N120Р60К60 составляла 9207 см2, в 1,38 раза больше контроля (5545 см2).
Для характеристики мощности ассимиляционного аппарата за всю вегетацию или в определенный период в физиологии растений принята величина фотосинтетического потенциала посевов (ФПП). Согласно определению, ФПП представляет собой сумму за вегетацию ежесуточных показателей площади листьев на гектар посева и выражается в тыс. м2 х сутки/га (38).
По данным В.В. Алексеева (2) на удобренных фонах N60Р60К90, N120Р120К180, N60Р60К90 навоз 30 т/га, показатели ФП увеличивались за счет возрастания листовой поверхности. Так, в среднем по фактору показатели ФП превышали контрольные на 0,29; 0,27; 0,30 млн. м2 х дней/га (на 18,2; 19,5; 22,2%).
По данным Осербаева А.К. (32) самый мощный ФПП (3223 тыс. м2 х сут/га) имел агроценоз при внесении минеральных удобрений в дозе N120Р60К60, прибавка к контролю составила 81%. Так же удобрения оказали существенное влияние на накопление сырой и сухой фитомассы одного растения. В период максимума наибольших значений сырая фиомасса достигла при внесении минеральных туков (974 г.) и навоза (947 г.), наименьших в контроле (620 г.).
Ведущая роль в формировании урожайности принадлежит чистой продуктивности фотосинтеза (ЧПФ). Показатель ЧПФ отражает количество сухой биомассы, продуцируемой за счет фотосинтетической работы единицы листовой поверхности за единицу времени (29).
В опытах Алексеева В.В. (2) самый большой показатель ЧПФ - 4,21 г./м2 обеспечил вариант с повышенными дозами органо-минеральных удобрений N120Р120К180 навоз 30 т/га, при показателе в контроле - 3,26 г./м2.
По данным З.И. Усановой на дерново-подзолистых почвах Тверской области, в условиях 1996 года с неустойчивым режимом увлажнения и пониженными температурами воздуха, топинамбур отличался низкими показателями ЧПФ. В среднем наибольшая ЧПФ отмечена на минеральном фоне с внесением N334Р442К377 (расчетная доза на урожайность 600 ц/га).
З.И. Усанова, А.К. Осербаев (50) считают, что ежегодное внесение высоких доз минеральных удобрений (азот - 90, фосфор - 90, калий - 90) на дерново-подзолисой почве при возделывании на одном месте 2-3 года позволяет получать устойчивые урожаи клубней и зеленой массы топинамбура. Лучше всего вносить минеральные удобрения из расчета на запланированный урожай. Примерные дозы на урожайность 350-450 ц/га составляют N90-120, Р60-90, К60-90.
В условиях Калмыкии на светло-каштановых почвах опыты по данным В. Гриценко (14) показали, что топинамбур хорошо отзывчив на внесение азотных удобрений. В первый год исследований (1991) внесли однократно N90, в последующие 1992-1995 гг. N267 из которых N135 рано весной с заделкой в почву и N132 в виде двух подкормок (N66) с поливом. Выявлено, что переход от одноразового внесения азота N90 с поливом в 1998 году к трехразовому с общей дозой N267 в последующие годы урожай зеленой массы повысился на 2,9-14,5 т/га, или на 6,9-38,3%, а сбор клубней на 2,2-14,7 т/га, или на 7,3-48,5%.
В опытах В.Ф. Пустового (39) на серых лесных почвах Рязанской области в среднем за 3 года урожайность клубней топинамбура составила 265 ц/га, зеленой массы 620,8 ц/га при ежегодном внесении минеральных удобрений в количестве N90Р60К60 на 1 га и соотношении N:Р:К как 1,5:1:1.
По рекомендациям В. Скороходовой (44) для получения высоких урожаев топинамбура при однолетней его культуре, после уборки предшественника необходимо внести фосфорно-калийные удобрения (Р60-90, К90-120), азот в виде органических удобрений. При многолетней культуре топинамбура необходимо вносить весной N60-90.
При использовании топинамбура, как на кормовые цели, так и для переработки важен химический состав и питательная ценность урожая (4,5, 8, 10, 12, 17,20, 30, 50,52).
По данным З.И. Усановой, А.К. Осербаева (48,49) питательная ценность топинамбура зависит от удобрений. В зеленой массе при уборке ее в конце вегетации содержание сухого вещества увеличивается на удобренных вариантах. Минеральные туки (NPK) значительно снижают содержание сахаров: в надземной массе на 6,36%, в клубнях на 7,8%, но улучшают питательную ценность клубней по содержанию сырого и переваримого протеина.
Использование нового комплексного удобрения AVA (фосфорно-калийное безазотное стеклообразное удобрение) оказывает положительный эффект на накопление инулина. Содержание его на удобренном фоне составило 18,1-18,7%, на неудобренном - 17,2%. Так же прослеживается повышение сухого вещества: на удобренном фоне - 27,2%, в контроле - 24,6%. (9).
По результатам Р.В. Олоничевой, Л.С. Прокопенко (30) количество сухого вещества в клубнях топинамбура при выращивании на высоких фонах питания несколько снижается, однако такие клубни при использовании их весной имеют более высокую переваримость протеина. При уборке осенью клубни участков без удобрений содержали 11,4%, а на удобренных - до 14,9% протеина. При уборке весной эта разница уменьшается.
По данным Г. Варламова, А. Варламова (8) влияние минеральных удобрений благоприятно влияет на выход сухих веществ, сахара и протеина Содержание сухого вещества при внесении полной нормы NP и Р увеличивалось на 3,1 и 9,6% по сравнению с контролем; сахара на 2,5 и 8% и протеина на 4,0 и 7,0% соответственно. Сочетание азотно-калийных удобрений так же способствовало увеличению содержания сухого вещества, протеина и сахара, соответственно на 2,3; 1,8 и 3,2%. Внесение калийных удобрений не оказало существенного влияния на содержание этих питательных веществ.
А.И. Гуцал (15) изучал действие и последействие удобрений (без удобрений, минеральные удобрения N180Р180К180) на качество топинамбура на южном тяжелосуглинистом черноземе. По этим вариантам содержание нитратов в фазу бутонизации в надземной части растений в среднем за 4 года составило 287 и 365 мг/кг. Содержание нитратов в клубнях было примерно одинаковым во все годы независимо от вариантов (59-74 мг/кг) и снижалось ко времени уборки до 30 мг/кг. Даже при высоких дозах минеральных удобрений в клубнях топинамбура не происходит накопление нитратов до уровня ПДК. А надземная масса абсолютно нетоксична по содержанию нитратов для скармливания скоту.
В целом по результатам полевых опытов (10, 33, 42), проводимых в различных почвенно-климатических условиях, часто без учета характеристики почвы и запасов доступных для растений элементов питания, трудно составить целостное представление о характере питания топинамбура. Таким образом, совершенно очевидно, что в настоящее время необходимо детальное изучение влияния органических и минеральных удобрений на продуктивность топинамбура и его качество, для получения высоких и биологически полноценных урожаев данной культуры, при сохранении почвенного плодородия.
2. Экспериментальная часть
2.1 Цели и задачи исследований
Необходимо уточнить реакцию растений топинамбура на изменение доз органических и минеральных удобрений при возделывании на дерново-среднеподзолистых остаточно карбонатных глееватых, супесчаных по гранулометрическому составу почвах с целью получения высоких урожаев хорошего качества, низкой себестоимостью.
Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи: 1. Изучить особенности формирования урожайности надземной массы и клубней при внесении различных доз органических и минеральных удобрений.
2. Исследовать фотосинтетическую деятельность посевов (формирование листовой поверхности топинамбура, фотосинтетического потенциала посевов, накопление сухой биомассы, определение чистой продуктивности фотосинтеза) в зависимости от различных доз органических и минеральных удобрений.
3. Выявить варианты, обеспечивающие получение лучшего качества надземной массы и клубней (содержание сахаров, протеина, сухого вещества, кормовых единиц).
4. Определить структуру урожая надземной массы и клубней при внесении различных доз органических и минеральных удобрений.
2.2 Место, методика, условия проведения исследований
В 2006 году на выводном поле кафедры растениеводства был заложен полевой опыт с топинамбуром сорта Скороспелка при многолетнем использовании плантации.
Почва - дерново-среднеподзолистая остаточно - карбонатная глееватая на морене, супесчаная по гранулометрическому составу. Мощность пахотного горизонта 20-22 см. Содержание Р2О5 - 321 мг/кг почвы, K2О - 129 мг/ кг почвы, РН - 6,63.
Размеры делянок: ширина 2,8 м, длинна 3,6 м, учетная площадь делянки 10,01 м2, размещение вариантов расщепленными делянками в несколько ярусов. Повторность трехкратная.
В опыте изучались два фактора: А - сроки внесения удобрений: 1 - полная норма удобрений из расчета на 3 года; 2 - по 1/3 от расчетной нормы в течение трех лет; Б - дозы внесения удобрений на запрограммированные урожаи: по 200,300,400 ц/га надземной массы и клубней в виде органических удобрений и минеральных туков.
Нами были рассмотрены следующие варианты: 1. Без удобрений (контроль)
2. Навоз 20 т/га
3. Навоз 30 т/га
4.1/3 NPK на 200 ц/га (N39P0K24), 5. 1/3 NPK на 300 ц/га (N79P48K65), 6. 1/3 NPK на 400 ц/га (N119P97K105)
Объектом исследования является сорт топинамбура - Скороспелка. Скороспелка является основным сортом для многих регионов России, в том числе Центрального района. Превосходит другие сорта земляной груши (топинамбура) по клубневой продуктивности, технологичности и ряду других ценных биологических свойств. Сорт клубневого направления. Создан Московской сельскохозяйственной академией им. К.А. Тимирязева и Тульской государственной сельскохозяйственной опытной станции, ныне Тульский НИИСХ. Авторы сорта Г.В. Устименко - Бакумовский и З.И. Усанова.
Сорт обладает высокой экологической пластичностью. Авторами сорта зафиксирована высокая урожайность клубней, достигающая 80-120 т с гектара. Средняя урожайность сорта - 350-400 ц/га надземной листостебельной массы и 300-350 ц/га клубней.
Сорт раннеспелый, в условиях Центрально-нечерноземной полосы начинает цвести через 70-85 дней после появления всходов.
Ценность сорта в высокой урожайности клубней, скороспелости, расположении клубней в центре гнезда, что облегчает их выборку из почвы.
Методика наблюдений и определений
1. На всех вариантах опыта отмечаются фенологические фазы: всходов, образование столонов, образование клубней, бутонизации, цветения.
2. Определение биометрических показателей растений топинамбура (высота, количество листьев, количество побегов с одного клубня).
2. Отбор проб на фотосинтез через 20 дней, начиная с фазы полных всходов. Отбираются в каждую пробу по 3 растения с каждого варианта с 4-ого повторения. При этом определяются: а) сырая масса всего растения, в том числе надземной части, листьев, столонов, клубней, корневых остатков;
б) процентное содержание сухого вещества в надземной части, клубнях, корневых остатках при этом из измельченных частей растения (отдельно) отбираются пробы в 2 алюминиевых бюкса и высушиваются до постоянной массы в сушильных шкафах при температуре 105ОС. Содержание сухого вещества определяется по формуле: (В2 - Т) х 100
В = ------------------------, %, где
В1-Т
В-содержание сухого вещества в разных органах растений, %;
В2 -масса бюкса с растительной массой после сушки, г;
В1 - масса бюкса с растительной массой до сушки, г;
Т-тара бюкса, г. в) площадь листьев одного растения определяется весовым методом с помощью высечек определенного диаметра по формуле: S x M
L = -------------, см, где m x p
L-площадь листьев 1 растения в см2;
S-площадь высечек, см.;
M-масса всех листьев с растений в пробе, г;
m - масса высечек, г;
p - число растений в пробе. г) площадь листьев агроценоза определяется как произведение площади листьев 1 растения в м2 на фактическую густоту стояния в тыс./га, тыс. м/га;
д) чистая продуктивность фотосинтеза по формуле Кидда, Бриггса, А.А. Ничипорович, 1972: ЧПФ=В2-В1 /ФПП, г/м2 в сутки, где
В1 и В2 - сухая масса одного растения, при предыдущих и последующих сроках определения, г.
Фотосинтетический потенциал посева или ФПП определяется методом графического интегрирования по формуле: ?ФПП=ФПП о ФПП 1 ФПП 2 …. ФПП п, где
?ФПП - суммарный фотосинтетический потенциал посева от всходов до прекращения вегетации в тыс. м/га
O L1
ФППО = ------------ х Т, где
2
L-площадь листьев посева при первом определении, м2
T-период от появления всходов до 1-ого определения, дней, L1 L2
ФПП 1= ----------- х Т, где
2
L 1 - площадь листьев посева при первом определении, тыс. м2/га
L 2 - площадь листьев при 2-ом определении, тыс. м2/га
T - период перед определениями, дней.
O L n
ФППN = ------------- х Т, где
2
L n - площадь листьев посева при последнем определении, м2;
Т - период от последнего определения площади листьев до их усыхания, дней.
3. Определение структуры урожая осенью: масса надземной части, в том числе листьев; масса клубней; процент клубней по фракциям: мелкие, средние, крупные. Выкапываются и взвешиваются растения с ? площади делянки надземной массы и клубней.
4. Определение качества урожая - надземной массы содержание сухого вещества, суммы сахаров, протеина, и клубней - содержание сухого вещества, суммы сахаров, протеина.
5. Определение экономической эффективности возделывания топинамбура при различных вариантах по методике Посыпанова Г.С., Долгодворова В.Е., 1995.
Агротехника культуры
При возделывании топинамбура использовался комплекс сельскохозяйственных машин, необходимых для возделывания картофеля.
Предшественник вико - овес на силос.
В опыте соблюдали все элементы интенсивной технологии возделывания. Подготовку почвы начинали с осенней обработки: дисковое лущение агрегатом МТЗ-82 БДТ-3 проводили сразу после уборки предшественника, через две недели - зяблевую вспашку - МТЗ-82 ПЛН-3-35 на глубину 20-22 см. Весенняя обработка состояла из перепашки зяби тем же агрегатом на глубину 18-20 см, культивации с боронованием - МТЗ-82 КПС-4 (04.05) на глубину 8-10 см. Минеральные и органические удобрения вносили по схеме опыта вручную под культивацию зяби (11.05) в виде навоза, аммиачной селитры, двойного суперфосфата, хлористого калия (электролит).
При закладке плантации посадку проводили в предварительно нарезанные гребни по схеме 70 х 30 см клубнями средней фракции (50-80 г.) - 14 -15 мая. Уход за посадками первого года жизни состоял из двух междурядных обработок культиватором КОН -2,8ПМ с соответствующим набором рабочих органов. Уборку на учетных делянках проводили вручную 1- 4 октября. Расчетные нормы удобрений вносили согласно схеме опыта.
Агрометеорологические условия 2006 года
За вегетационный период топинамбура от посева до уборки общая сумма температур составила 2252,1ОС, это на 210,6ОС больше нормы.
Максимальные отклонения температуры от нормы наблюдались в третьих декадах июня и сентября - 5,3ОС. Самым теплым месяцем оказался сентябрь, где отклонение от нормы за месяц составило 3,7ОС. В первой декаде октября температура превышала норму на 4,2ОС. В мае и июле было прохладнее обычного, отклонение от нормы составило -0,3ОС. Самой прохладной оказалась третья декада июля, где отклонение от нормы было -2,2 ОС.
Осадков выпало 138,4% от нормы (норма 316,7 мм.). Максимум осадков выпало во второй декаде августа - 344%.Достаточно много их выпало в первой декаде сентября (289% от нормы) и во второй декаде октября (287% от нормы). Самой сухой оказалась третья декада сентября когда осадков не выпадало. Очень мало осадков выпало в третьей декаде июня -4% от нормы и во второй декаде сентября - 10% от нормы.
Продолжительность солнечного сияния приблизительно находится в норме, отклонение составляет -1,05 часа. В июле продолжительность солнечного сияния была максимальной, превысив норму на 32,5 часа, она составила 298 часов (норма за месяц 265,5 часа). В августе продолжительность солнечного сияния была минимальной и составила 175,5 часов, это меньше нормы на 46,5 часа.
Агрометеорологические условия 2006 года представлены в таблице 1.
Таблица 1. Агрометеорологические условия 2006 года
Месяц Декады Температура Осадки средняя отклонение от нормы норма сумма % от нормы норма
Май 1 11,8 1,2 10,6 3 18 16,7
2 10,9 -1,1 12,0 30 167 17,9
3 12,5 -0,8 13,3 69 276 25
М 11,7 -0,3 12 102 170 60
Июнь 1 13,6 -1,5 15,1 44 200 22
2 17,9 2,4 15,5 18 67 26,9
3 22,1 5,3 16,8 1 4 25
М 17,9 2,1 15,8 63 88 71,6
Июль 1 18,3 1,2 17,1 14 35 40,0
2 19,7 2,2 17,5 13 50 26,0
3 15,4 -2,2 17,6 15 44 34,1
М 17,7 -0,3 17,5 41 41 100
Август 1 16,0 -1,3 17,3 57 248 22,9
2 17,5 1,6 15,9 62 344 18,6
3 16,4 2,4 14,0 57 228 25
М 16,6 0,9 15,7 176 266 66,2
Сентябрь 1 14,7 2,2 12,5 55 289 19,0
2 11,9 1,8 10,1 2 10 20,0
3 13,2 5,3 7,9 - 0 -
М 13,9 3,7 10,2 57 146 39
Октябрь 1 10,7 4,2 6,5 43 287 14,9
2 3,4 -1,2 4,6 15 94 15,9
3 5,1 2,6 2,5 19 100 19
М 6,3 1,8 4,5 77 154 50
Сумма за период посадка-уборка 2252,1 210,6 2041,5 438,2 138,4 316,7
Вывод
Фенологические наблюдения
В 2006 году в условиях колебания температур и избыточного увлажнения всходы появились на 20 день после посадки (15 мая) - 5 июня, образование столонов было отмечено 6 июля, образование клубней - 27 июля, фаза бутонизации - 1 августа, фаза цветения наблюдалась 28 августа. Разница по вариантам опыта не наблюдалась. Уборка производилась 4 октября.
Влияние удобрений на рост и развитие растений топинамбура
На рост и развитие растений в высоту влияет прежде всего условия влаго- и теплообеспеченности. Внесение различных доз органических и минеральных удобрений способствует увеличению размеров растений (табл. 2).
Таблица 2. Габитус растений топинамбура
Расчетная доза, вид удобрений Высота растений, см Количество листьев, шт. Количество побегов, шт.
Без удобрений (К) 143,09 32,18 2,06
Навоз 20т/га 154,31 34,97 2,50
Навоз 30т/га 146,22 33,01 2,82
1/3 NPK на 200 ц/га 150,36 32,20 2,88
1/3 NPK на 300 ц/га 160,54 32,73 2,63
1/3 NPK на 400 ц/га 162,84 34,17 2,73
При внесении удобрений (1/3 от расчетной дозы) наибольшей высоты растения достигли в 6 варианте на запланированную урожайность 400 ц/га - 162,8 см. При этом прибавка к контролю составила 19,8 см. При внесении органических удобрений (навоз 30т/га и 20т/га) прибавка колеблется от 3,1 до 11,2 см соответственно.
Топинамбур образует основные свои побег в начале вегетации. Внесение удобрений оказывает существенное влияние на образование побегов. Наибольшее количество побегов из одного материнского клубня образовалось при внесении удобрений на запланированную урожайность 200 ц/га - 2,9 шт. Минимальное количество побегов сформировалось на контроле - 2,1 шт.
Наблюдение за динамикой образования листьев на главном стебле показало, что внесение органических и минеральных удобрений значительно влияют на облиственность.
При внесении удобрений хорошо облиственен главный стебель во 2 варианте при внесении 20т/га органических удобрений - 34,9 шт., чуть хуже - 34,2 шт. при внесении минеральных удобрений на запланированный урожай 400ц/га. Прибавка к контролю составляет 2,8 и 2,0 соответственно. Максимальное число листьев наблюдалось в фазу бутонизации - цветения.
Фотосинтетическая деятельность посадок
Топинамбур формирует оптимальную площадь листьев в условиях Тверской области, но при внесении различных доз органических и минеральных удобрений размеры ассимилирующей поверхности растений и агроценоза изменяются. Графики формирования площади листьев агроценоза топинамбура представлены на рис. 1. Наибольшая площадь листьев сформировалась к фазе бутонизации - цветения (табл. 3). Максимальная площадь листьев одного растения и агроценоза сформировалась в 6 варианте на запланированный урожай 400ц/га и составила 94,2 тыс. м2/га. При внесении навоза 20 т/га и 30 т/га площадь листьев агроценоза растений составила соответственно 66,53 и 74,47 тыс. м2/га. Самая меньшая площадь листьев агроценоза сформировалась на контроле.
Рис. 1 Графики формирования площади листьев агроценоза топинамбура в зависимости от доз внесения удобрений, 2006 год
Показатели фотосинтетической деятельности агроценоза топинамбура представлены в таблице 4. Средняя площадь листьев в посадках больших размеров сформировалась при внесении 1/3 от расчетной дозы всех видов удобрений (39,5-62,9 тыс. м2/га). Максимума она достигла в вар. с 1/3 NPK на урожай 400 ц/га - 62,9 тыс. м2/га.
Суммарный фотосинтетический потенциал агроценоза топинамбура изменялся по вариантам в той же закономерности, как и средняя площадь листьев. Наибольшим он был при внесении 1/3 NPK на 400 ц/га - 7,6 млн м2 х сутки/га.
Накопление сухой фитомассы зависит как от погодных условий, так и от внесения удобрений. Высокий урожай получен при внесении NPK на урожайность 200 ц/га - 163,9 ц/га, чуть меньше при внесении навоза 20 т/га на урожайность 300 ц/га - 163,1 ц/га.
Таблица 3. Формирование площади листьев топинамбура
Расчетная доза, вид удобрений 1 растения, см2 Агроценоза, тыс. м2/га
Таблица 4. Изменение показателей фотосинтетической деятельности агроценоза топинамбура в зависимости от сроков и доз внесения удобрений
Расчетная доза, вид удобрений Средняя площадь листьев, тыс. м2/га ФПП, млн м2 х сутки/га Урожай сухой фитомассы, ц/га К хоз ЧПФ, г м2 х сутки
Без удобрений (К) 39,5 4,7 127,7 0,56 2,72
Навоз 20т/га 50,0 6,0 163,2 0,48 2,72
Навоз 30т/га 52,8 6,3 159,8 0,51 2,54
1/3 NPK на 200 ц/га 56,0 6,7 163,9 0,52 2,45
1/3 NPK на 300 ц/га 59,3 7,1 151,2 0,48 2,12
1/3 NPK на 400 ц/га 62,9 7,6 138,4 0,50 1,82
В среднем 5,9 150,7 0,51
Важным показателем фотосинтетической деятельности посевов является коэффициент хозяйственной эффективности фотосинтеза. Он определяет вклад наиболее хозяйственно ценных органов растения (клубней) в накоплении урожая сухой фитомассы. Наибольших значений К хоз достиг на контроле - 0,56, наименьших - при внесении навоза 20 т/га и минеральных туков на урожайность 300 ц/га - 0,48.
У топинамбура выявлена значительная сильная обратная зависимость чистой продуктивности фотосинтеза от площади листьев и ФПП. Внесение удобрений увеличивает ФПП и уменьшает ЧПФ.
Структура урожая и урожайность
Внесение удобрений положительно влияет на количество клубней и массу 1 клубня, а в целом и на урожайность топинамбура (табл. 5). Наибольшее количество клубней сформировалось при внесении 1/3 NPK на 400 ц/га - 163 шт., однако максимальная масса клубня получена при внесении навоза 20 т/га - 62 г. Минимальное количество клубней образовалось на контроле - 112 шт., средняя масса клубня при этом составила 45 г.
Таблица 5. Масса и число клубней с 10 кустов
Расчетная доза, вид удобрений Средняя масса, г. Количество клубней, шт. Средняя масса 1 клубня, г.
Без удобрений (К) 5085 112 45,4
Навоз 20т/га 7617 123 61,9
Навоз 30т/га 7746,3 141 54,9
1/3 NPK на 200 ц/га 7952,5 156 50,9
1/3 NPK на 300 ц/га 7292,5 149 48,9
1/3 NPK на 400 ц/га 8098,8 163 49,7
Внесение удобрений увеличивает общее количество клубней крупной, средней и мелкой фракций (табл. 6).
Таблица 6 Структура урожая топинамбура по фракциям с 1 куста
Расчетная доза, вид удобрений Крупная Средняя Мелкая Всего г. шт. г. шт. г. шт. г. шт.
Контроль - без удобрений 305 3 129 3 75 5 508 11
Навоз 20т/га 484 4 173 3 104 5 762 12
Навоз 30т/га 479 4 158 3 138 7 775 14
1/3 NPK на 200ц/га 451 4 184 4 160 8 795 16
1/3 NPK на 300ц/га 457 4 165 4 107 7 729 15
1/3 NPK на 400ц/га 527 5 162 4 121 7 810 16
Больше всего крупной фракции с 1 куста сформировалось при внесении NPK на урожайность 400 ц/га -5 шт. Средней фракции - при внесении минеральных туков. Мелкой фракции больше всего сформировалось при внесении NPK на 200 ц/га - 8 шт. Внесение удобрений увеличивает не только общее количество клубней, но и количество мелкой фракции.
Внесение удобрений оказывает положительное действие на формирование надземной массы (табл. 7) и клубней (табл. 8).
Хороший результат получен при внесении минеральных удобрений на урожайность 400 ц/га - 328,9 ц/га, прибавка к контролю составила 120 ц/га или 57,5%. При внесении органических удобрений наибольшая прибавка получена при внесении навоза 20 т/га - 66 ц/га (31,5%). Самый низкий результат получен на контроле - без внесения удобрений.
Таблица 7. Урожайность зеленой массы, ц/га
Расчетная доза, вид удобрений Повторности Среднее / - от контроля
Результаты учета урожая показывают, что наибольший урожай клубней получен в варианте при внесении NPK на урожайность 200 ц/га, где получена максимальная прибавка 159,7ц/га. Наименьшая прибавка к контролю получена при внесении навоза 20 т/га - 96 ц/га.
Таблица 8. Урожайность клубней, ц/га
Расчетная доза, вид удобрений Повторности Среднее / - от контроля
Конечная продуктивность агроценоза топинамбура определяется урожаями надземной массы и клубней (табл. 9).
Таблица 9. Суммарный урожай (ботва клубни), ц/га
Расчетная доза, вид удобрений Клубни Ботва Ботва клубни / - от контроля
Без удобрений (К) 261,4 208,8 470,2 0
Навоз 20т/га 357,2 274,5 631,7 161,5
Навоз 30т/га 388,7 269,4 658,1 187,9
1/3 NPK на 200 ц/га 421,1 282,0 703,1 232,9
1/3 NPK на 300 ц/га 390,9 289,2 680,1 209,9
1/3 NPK на 400 ц/га 369,1 328,9 698 227,8
Наилучший суммарный урожай сформировался при внесении минеральных удобрений на запланированную урожайность 200 ц/га, однако при внесении органики и NPK на 300 ц/га урожайность была близкой к расчетной величине.
Качество продукции
Нами изучено качество урожая клубней топинамбура (% содержания сухого вещества, содержание сахаров). Содержание процента сухого вещества (табл. 10) увеличивается по мере роста клубней и к уборке достигает максимума.
Таблица 10. Накопление сухого вещества в клубнях, %
Расчетная доза, вид удобрений Время определения
2.08 22.08 14.09 04.10
Без удобрений (К) 14,9 17,3 20,3 27,3
Навоз 20т/га 11,9 16,5 19,2 21,8
Навоз 30т/га 14,6 15,0 16,2 21,1
1/3 NPK на 200 ц/га 9,8 13,4 18,0 20,2
1/3 NPK на 300 ц/га 9,4 14,2 15,7 18,8
1/3 NPK на 400 ц/га 9,8 12,4 14,5 18,7
При внесении органических удобрений (навоза 30 и 20 т/га) накопилось наибольшее количество сухого вещества к концу вегетации - 21,8-27,3% соответственно. При увеличении доз внесения минеральных удобрений происходит снижение % сухого вещества в клубнях.
Таблица 11. Содержание РСВ в клубнях топинамбура, %
Расчетная доза, вид удобрений Фракции крупная средняя мелкая среднее арифметическое
Без удобрений (К) 16,8 16,2 16,9 16,6
Навоз 20т/га 16,9 16,0 15,9 16,3
Навоз 30т/га 15,4 14,6 14,8 14,9
1/3 NPK на 200 ц/га 18,1 17,5 17,9 17,8
1/3 NPK на 300 ц/га 17,8 16,9 17,1 17,3
1/3 NPK на 400 ц/га 15,4 16,3 16,8 16,2
В среднем 16,7 16,3 16,6 16,5
Содержание сахаров в клубнях в среднем примерно одинаковое по всем фракциям. Однако меньше всего сахаров образовалось в клубнях при внесении навоза 30 т/га - 14,9%. Максимальное количество сахаров накопилось в варианте при внесении минеральных удобрений на урожайность 200 ц/га - 17,8%.
2.4 Экономическая оценка полученных результатов топинамбур удобрение урожай
В новых условиях хозяйствования чрезвычайно важным является определение экономической эффективности различных хозяйственных мероприятий, осуществляемых в процессе интенсификации производства. К числу таких мероприятий относят эффективность различных структур посевных площадей, новых сортов сельскохозяйственных культур, прогрессивных технологий и отдельных агротехнических мероприятий (способов обработки, посева, уборки урожая и т.д.).
Экономическая эффективность сельскохозяйственного производства означает в самом общем виде результативность производственного процесса, соотношение между достигнутыми результатами и затратами живого и овеществленного труда, отражающими в свою очередь степень совершенства производственных ресурсов и эффективность их использования.
Для экономической оценки различных агрономических приемов используют следующие показатели: · Урожайность сельскохозяйственных культур с 1 га в натуральном и стоимостном выражении;
Уровень рентабельности, % 87,5 91,5 87,99 97,4 95,8 94,7 116,4
Себестоимость 1 ц основной продукции 426,7 417,8 425,6 405,3 408,6 410,98 369,7 побочной продукции 56,3 56,0 49,2 52,0 54,98 55,82 54,19
Затраты труда, чел. ч: на 1 га 109,64 111,41 110,17 114,19 113,35 112,8 122,55 на 1 ц 52,7 52,4 52,77 51,9 51,99 52,08 50,43
Окупаемость затрат, раз 0,87 0,92 0,88 0,91 0,96 0,95 1,16
3 Экологическая безопасность
От экологической грамотности специалистов сельского хозяйства зависят защита окружающей среды от прямого загрязнения и разрушения, снижение ресурсо-, материально- и энегроемкости сельскохозяйственного производства, минимизация потерь сельскохозяйственной продукции, внедрение природообразных систем ведения земледелия, производство экономически чистой продукции и др. (1)
Целью данного дипломного проекта являлось изучение последействия различных доз удобрений на урожайность топинамбура.
Земляная груша (или топинамбур) - это многолетнее растение многостороннего использования. Она имеет пищевое, лечебное, кормовое, техническое, экологическое и экономическое значение.
К.А. Тимирязев называл топинамбуром одной из наиболее интенсивных полевых культур и, сравнивая фотосинтетическую способность растения, отмечал, что 1 га топинамбура способен поглощать из воздуха за год 6 т углерода, а 1 га леса - 3 - 4 т. Если 1 га леса может обеспечить кислородом 30 человек, то топинамбур в 1,5-2 раза больше. В связи с этим, а так же учитывая устойчивость к кислотным дождям, целесообразно включать топинамбур в зеленые насаждения вокруг промышленных городов с сильной загазованностью воздуха. В этом его большое экологическое значение. Он не нуждается в обработке пестицидами, поскольку устойчив ко многим болезням и вредителям, в том числе колорадскому жуку (50).
Несмотря на большую экологическую пластичность, невысокую требовательность к условиям возделывания, топинамбур положительно реагирует на внесение удобрений, особенно органических, улучшает фотосинтетическую деятельность, вследствие чего формирует более высокие урожаи надземной массы и клубней.
Применение органических и минеральных удобрений - одно из условий повышения урожайности сельскохозяйственных культур, а также важное звено технологий их выращивания (53).
Большинство минеральных удобрений характеризуется физиологической кислотностью, поэтому их применение в избыточных количествах обуславливает развитие процессов подкисления почв (43).
Избыток минеральных удобрений вызывает нарушение в биологическом компоненте почвы, вследствие чего нарушаются процессы трансформации органического вещества. Кроме того, увеличивается доля микроскопических грибов в структуре микробного ценоза. С фосфорными удобрениями в почву попадают многочисленные токсичные элементы, малоподвижные в почвенной среде (As, Se, Co, Ni, Cu, Pb, W, Cd, Cr, Zn). Кроме того, в фосфорных удобрениях содержатся токсичные соединения фтора. Калийные удобрения содержат так называемые балластные элементы (Cl, Na), которые могут накапливаться в почве при систематическом применении повышенных доз удобрений, снижая ее плодородие (1).
Внесение органических удобрений в сочетании с минеральными превосходит по своей эффективности воздействие эквивалентного количества питательных веществ применяемых раздельно органических или минеральных удобрений.
Органические удобрения оказывают многостороннее действие на свойства почвы и при правильном использовании резко повышают урожайность сельскохозяйственных культур. При неправильном хранении и использовании значительно загрязняет воздух газообразными выделениями в виде аммиака, сероуглерода, молекулярного азота, пыли, а также ядовитыми газами - меркаптаном, индолом, скатолом, аминами (43).
Нами использовался подстилочный навоз КРС с фермы учхоза «Сахарово». При проведении агрохимических исследований содержание тяжелых металлов и вредных веществ в нем не обнаружено. Навоз хранился в навозохранилище без уплотнения, что подтверждается большими потерями органического вещества. Содержание NPK составляет 3,3; 1,4; 4,1 кг/т при их норме 6,0; 2,5; 5,0 кг/т соответственно.
Минеральные удобрения вносились согласно схеме опыта в виде аммиачной селитры, суперфосфата двузамещенного, сернокислого калия.
Все минеральные удобрения хранятся в специализированных складах в несколько ярусов на стоечных поддонах в полиэтиленовых мешках вместимостью 25 кг, снабженные этикетками с указанием ГОСТА, вида удобрения и завода - изготовителя. Транспортировка к полю осуществляется с помощью машин - перегрузчиков.
Исследования проводились в полевом опыте севооборота кафедры растениеводства Тверской ГСХА Почва участка дерново - среднеподзолистая остаточно карбонатная глееватая на морене, супесчаная по гранулометрическому составу. Мощность пахотного горизонта 20-22 см. В почве содержалось: гумуса 2.0% (по Тюрину), P2O 5 - 258-321 и K2O - 129-167 мг/кг (по Кирсанову), PH сол. 6,5-6,6.
На опытном участке кафедры растениеводства помимо топинамбура выращивают: ячмень, лен, овес, тритикале, озимую рожь. В начальный период роста топинамбур имеет низкую конкурентоспособность, поэтому необходимо строго соблюдать технологию возделывания культуры. Сорная растительность поля представлена однолетними и многолетними растениями. В посадках топинамбура первого года жизни из однолетних сорных растений наибольшее распространение имеют: звездчатка средняя, марь белая, икотник серо - зеленый. Многолетние сорные растения представлены пыреем ползучим, осотом желтым и полынью.
Наши данные показали, что внесение 1/3 от расчетных доз удобрений на запрограммированные урожаи: по 200,300,400 ц/га надземной массы и клубней позволяют получить близкие к ним урожаи. Эффективность органических и минеральных удобрений зависит от влагообеспеченности растений. Так, в условиях повышенного увлажнения 2006 года получен максимальный урожай биомассы 703 ц/га, клубней 421 ц/га при внесении NPK на 200 ц/га. Прибавка к контролю составила 49,5%. При изучении качества продукции расчетные дозы удобрений не накапливаются в надземной и массе и клубнях, снижают накопление сухого вещества и сахаров в клубнях.
Применение удобрений не оказало вреда экологии и способствовало получению высоких урожаев зеленой массы и клубней хорошего качества.
Во избежание нарушения экологической безопасности необходимо следить за соблюдением правил транспортировки и хранения удобрений и ядохимикатов, не допуская их чрезмерного попадания в почву, воду. Не допускать выбросов в почву бензина, ГСМ. Рациональные агротехнические приемы и сроки их проведения, по возделыванию различных культур, соблюдение севооборотов позволят сократить использование химических средств защиты растений, тем самым уменьшить экологическую нагрузку в хозяйстве.1. В условиях Верхневолжья сорт Скороспелка в нормальные по влагообеспеченности годы может формировать запрограммированные урожаи клубней и надземной массы по 300 ц/га, общий сбор биомассы с гектара достигает 703 ц/га. Из органических удобрений наиболее эффективным в этих условиях было внесение навоза 30 т/га - 658 ц/га биомассы, в том числе клубней 358 ц/га, прибавка к контролю составила 40%
2. Внесение удобрений положительно влияет на количество клубней, увеличивает количество клубней крупной, средней и мелкой фракций и их массу. Наибольшее количество клубней получено при внесении минеральных туков на урожайность 200 и 400 ц/га - 16 шт., при этом средняя масса одного клубня составила 50 г. При внесении навоза 20 т/га получена наибольшая масса клубня - 62 г.
3. В условиях 2006 года площадь листьев больших размеров достигла при внесении 1/3 NPK на 400ц/га - 94,2 тыс. м2/га. Здесь же сформировалась максимальная средняя площадь листьев - 62,9 тыс. м2/га и ФПП - 7,6 млн. м2 х сутки/ га. Внесение удобрений при нормальном увлажнении увеличивает площадь листьев и ФПП в 1,2-1,6 раза.
4. Топинамбур накапливает высокий урожай сухой фитомассы. Накопление ее зависит как от погодных условий, так и от внесения удобрений. Высокий урожай получен при внесении NPK на 200 ц/га - 164 ц/га, прибавка к контролю составила 36 ц/га или 28% за счет высокой урожайности клубней.
Список литературы
1. Агроэкология / Под ред. Черникова В.А. - М.: Агропромиздат, 2000. - 639 с.
2. Алексеев, В.В. Формирование продуктивности топинсолнечника и топинамбура в зависимости от приемов выращивания на выщелоченном черноземе лесостепной зоны Поволжья: Автореф. дис…канд. с.-х. наук: 06.01.09 /В.В. Алексеев. - Кинель, 1999. - 21 с.
3. Анкудинов, О.Л. Влияние площади питания и удобрений на урожайность топинамбура /О.Л. Анкудинов // Топинамбур и топинсолнечник - проблемы возделывания и использования. - Иркутск, 1990. - С. 6-8.
4. Багаутдинова, Р.И. Влияние минеральных удобрений на рост топинамбура и содержание углеводов в клубнях /Р.И. Багаутдинова. - Урал. Гос. ун-т. Екатеринбург, 1997. - С. 8.
5. Байбакова, Ю.В. Влияние доз и соотношений элементов минерального питания на продуктивность топинамбура и качество урожая. Автореф. дис…канд. с.-х. наук: 06.01.09 /Ю.В. Байбакова - Тверь 2005.-23 с.
7. Варламов Г.П., Долгошеев А.М., Варламов А.Г., Зимин В.С. Технология и оборудование для переработки топинамбура в экологических целях // Тракторы и с/х машины 2000, №5. С. - 102-107.
8. Варламов А., Варламов Г. Имя - звонкое, сила - богатырская, или похвальное слово топинамбур // Сельский механизатор №1, 2003. С - 10-13.
9. Варламова Е.Н. Влияние стимуляторов роста и минеральных удобрений на урожайность клубней топинамбура // Мат. научн - прак. конференции, посвященной 75 - летию со дня рождения Г.Б. Гальдина - Пенза, 2003, С. 16-18.
10. Варламова К.А., Борова А.Р. Топинамбур и топинсолнечник - проблемы возделывания и использования // Топинамбур и топинсолнечник - проблемы возделывания и использования: Тез. докл. III Всес. науч.-произв. конф. - Одесса, 1991. С. 6-8.
11. Воронецкий, В. Топинамбур /В. Воронецкий // Животноводство - 1993. - №10. - С. 27-28.
12. Галлеев Р.Р., Варламова В.Н. Пути повышения продуктивности и качеств топинамбура // Топинамбур и топинсолнечник - проблем ы возделывания и использования. - Одесса, 1991. С. 38-40.
13. Голубев В.Н., Волкова И.В., Кушалаков X. М. Топинамбур. Состав, свойства, способы переработки, области применения. - М., 1995.
14. Гриценко, В. Топинамбур в условиях Калмыкии - ценная кормовая культура /В. Гриценко // Молочное и мясное скотоводство. - 1999. - №4. - С. 13-14.
15. Гуцарь Т.А. Экологически замкнутое фермерское хозяйство // Проблемы возделывания и использования топинамбура и топинсолнечника: Тез. докл. IV межрегион, науч.-произв. конф. - Воронеж, 1992. С. - 13-14.
17. Кочнев Н.К. О пользе топинамбура // Садовод и фермер №5, 2005. - С. 6-8.
18. Кочнев Н.К. Топинамбур и экология // Топинамбур и топинсолнечник - проблемы возделывания и использования: Тез. докл. 3 Всес. науч.-произв. конф. - Одесса, 1991.-С. 16-18.
19. Кочнев Н.К., Калиничева М.В. Топинамбур - биоэнергетическая культура XXI века. - М.: Типография «Арес». - 2002. - 76 с.
20. Кочнев Н.К., Плахотников А.В., Сутурин А.Н. Топинамбур - биоэнергетическая культура XXI века. - Киев-Иркутск: «Полиграфкнига», 1990.
21. Кочнев Н.К., Калиничев И.Е. Топинамбур - на рубеже веков // Проблемы рационального использования растительных ресурсов: Мат. междун. научно - практической конф. Владикавказ 2004.С. 24-30.
22. Кшникаткина, А.Н. Технология выращивания и использования нетрадиционных кормовых и лекарственных растений /А.Н. Кшникаткина, В.А. Гущина, В.А. Варламов, В.Г. Вихрева, А.А. Галиуллин, С.А. Кшникаткин, О.А. Духаин, Е.Н. Варламова. - М.: ВНИИСОК, 2003. - 366 с.
23. Кызынгашева Т.П. Технология возделывания топинамбура // Аграрная наука Хакасии: проблемы, пути их решения, перспективы, 2003.-С. 11-14.
24. Медведев В.В. Топинамбур - перспективная овощная культура в условиях Молдавии // Топинамбур и топинсолнечник - проблемы возделывания и использования. Иркутск, 1990. - С. 70-71.
25. Минаков Н.А., Светашов А.С. Земляная груша - ценная культура // Кормопроизводство №3, 1995. - С 5-7.
26. Мишуров, В.П. Опыт внедрения топинамбура в сельскохозяйственное производство на Севере /В.П. Мишуров, Г.А. Рубан, Л.А. Скупченко // Нетрадиционные ресурсы, инновационные технологии и продукты. - Москва, 2003. - С. 9-22.
27. Мосолов, И.В. Физиологические основы применения минеральных удобрений /И.В. Мосолов. - М.: Колос, 1979. - 256 с.
28. Ничипорович, А.А. Физиология фотосинтеза и продуктивности растений /А.А. Ничипорович // Физиология фотосинтеза. - М.: Наука, 1982. - С. 7-33.
29. Олоничева, Р.В. Химический состав и аминокислотная питательность клубней топинамбура /Р.В. Олоничева, Л.С. Прокопенко // Топинамбур и топинсолнечник - проблемы возделывания и использования: Тез. докл. IV межр. науч.-производ. конференции, Воронеж. - 1992. - С. 31-35.
30. Организация сельскохозяйственного производства / Под. Ред. Ф.К. Шакирова-М.: Колос, 2001. - 504 с.
31. Осербаев, А.К. Экологически безопасная технология возделывания топинамбура в условиях Верхневолжья: Автореф. дис…канд. с.-х. наук: 06.01.09 /А.К. Осербаев. - Тверь, 1998. - 23 с.
32. Павлик, И.А. Влияние удобрений на качество урожая топинамбура /И.А. Павлик // Топинамбур и топинсолнечник - проблемы возделывания и использования. - Новосибирск, 1998. - Вып. 2. - С. 8-12.
33. Пасько Н.М. Работа с топинамбуром на Майкопской опытной станции ВИР // Топинамбур и топинсолнечник - проблемы возделывания и использования: Тез. докл. V межрегион, науч.-произв. конф. - Тверь, 1993.
34. Пасько Н.М. Топинамбур - на кормовые, технические, лекарственные и экологические цели // Топинамбур и топинсолнечник - проблемы возделывания и использования: Тез. докл. III Всес. науч.-произв. конф. - Одесса, 1991.
35. Петербургский, А.В. Агрохимия и физиология питания растений / А.В. Петербургский. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1987. - 486 с.
36. Плохотников А.В., Кочнев Н.К. Топинамбур в кормопроизводстве Сибири // Кормопроизводство №3, 1992.С. 8-10.
37. Посыпанов Г.С. Растениеводство. М.: Агропромиздат, 1996, - 516 с.
38. Пустовой, В.Ф. Продуктивность топинамбура в Рязанской области /В.Ф. Пустовой, Д.Г. Ивакин // Проблемы совершенствования существующих заводских и абориген. пород лошадей и выведение новых в России и других странах СНГ. - Дидово, 1999. - С. 78-80.
39. Рыхливский И.П. Биологические и агротехнические основы введение топинамбура в промышленную культуру в условиях Юго - западной Лесостепи Украины // Материалы 1-ой Международной научно - практической конференции «Растительные ресурсы для здоровья человека (возделывание, переработка, маркетинг)». - Москва. - 2002. - С. 172-176.
40. Сарнацкий, П.Л. Топинамбур и топинсолнечник /П.Л. Сарнацкий, Ю.В. Выдрин, И.П. Чумаченко // Нетрадиционные кормовые культуры. - Киев, 1991. - С. 55-67.
41. Светашов А.С., Шатохин В.А., Дорофеев В.Н. Топинамбур - экологическая культура // Топинамбур и топинсолнечник - проблемы возделывания и использования: Тез. докл III Всес. науч.-произв. конф. - Одесса, 1991.
42. Система земледелия Калининской области на 1986-1990 годы. Рекомендации, Калинин, 1987. - 314 с.
43. Скороходова В. Топинамбур // Хозяин №2 1992 - С. 47 - 48.
44. Старовойтов В.И. Технология и механизация возделывания топинамбура // Материалы 1-ой международной научно - практической конференции «Растительные ресурсы для здоровья человека (возделывание, переработка, маркетинг)». - Москва. - 2002. - С. 435-439
45. Степанов А.Ф. Нетрадиционные кормовые культуры: крапива и топинамбур // Сибирский фермер №1, 2003. - С. 7-9.
46. Усанова З.И., Иванов В.А. Особенности возделывания топинамбура в Северо - Восточной части Центрального района России // Тезисы докладов на 5 межрегиональной межотраслевой научно - произв. конференции. - Тверь, 1993 - С. 23-24.
47. Усанова 3. И., Осербаев А.К. Влияние способов посадки и массы посадочных клубней на урожайность топинамбура при экологически чистой технологии возделывания // Топинамбур и топинсолнечник - проблемы возделывания и использования: Тез. докл. V межрегион, науч.-произв. конф. - Тверь, 1993.
48. Усанова 3. И., Осербаев А.К. Экологически чистая технология возделывания топинамбура в Центральном Нечерноземье // Топинамбур и топинсолнечник - проблемы возделывания и использования: Тез. докл. IV межрегион, науч.-произв. конф. - Воронеж, 1992.
49. Усанова З.И., Осербаев А.К. Биологические особенности и технологии возделывания картофеля и земляной груши /Учебное пособие / Под ред. Усановой З.И.-Тверь: ООО «Издательство «Триада», 2004. - 76 с.
50. Цугкиев Б.Г., Басаев Т.Б., Дзабиев Т.Т. Эффективность использования топинамбура сорта Скороспелка при выращивании молодняка свиней // Проблемы рационального использования растительных ресурсов: Мат. Межд. научно - практич. конференции, Владикавказ, 2004.
51. Шаин С.С. Топинамбур - новый путь к здоровью и красоте - Москва, 1999 - 128 с.
52. Ягодин Б.А. Агрохимия М.: Агропроимздат, 1989. - 639 с