Введение. Один из основных факторов нормального роста и развития растений, формирования высоких урожаев картофеля – применение удобрений [1,2,3,4,5,6]. В агрономической практике, установленным фактом, является то, что наибольшее влияние на урожайность картофеля оказывают азотные удобрения [7,8]. На долю азота в этом процессе составляет 20% [9]. Актуальная задача современного картофелеводства – снижение затрат элементов питания вносимых удобрений на формирование единицы урожайности картофеля. Эту задачу можно решить дифференцированным применением азота на фоне внесения фосфорно-калийных удобрений.
Эта культура имеет слаборазвитую корневую систему, за время вегетации накапливает значительное количество сухого вещества, поэтому предъявляет повышенные требования к элементам питания. Всходы растений картофеля появляются лишь после укоренения ростка в почве и начала поступления элементов минерального питания через корни [10].
При разработке системы удобрения картофеля необходимо учитывать среднераннюю группу спелости сорта картофеля. Ранние сорта относительно сильнее отзываются на минеральные туки, особенно в повышенных дозах, чем поздние сорта. Наоборот, поздние сорта лучше используют питательные вещества органических удобрений и почвы. Дозы азотных удобрений под ранние, среднеранние и среднеспелые сорта составляет – 90…100 кг, а под поздние – 60…90 кг/га д.в. [11].
Из элементов минерального питания картофель наибольшее количество потребляет азот, фосфор и калий [12]. Азотное удобрение играет первостепенную роль в формировании высоких урожаев картофеля. При недостатке азотного питания происходит значительное снижение урожайности клубней картофеля, что связано с низким приростом клубней в период их формирования и преждевременным отмиранием надземной массы [13]. Однако и одностороннее высокое питание азотом приводит к чрезмерному росту надземной массы картофеля и торможению роста и развития клубней, а также к снижению показателей их качества [14, 15].
Картофель формирует высокие урожаи клубней и надземной массы, с которым выносит большое количество питательных веществ. Сера – один из этих элементов, входящих в состав белков и участвующих в их синтезе. Этот элемент в почвах представлен преимущественно органическими соединениями, входящими в состав гумуса. Сера играет значительную роль в обмене веществ, оказывает влияние на образование хлорофилла, усиливает развитие корневой системы растений [16]. Некоторые авторы отмечают, что внесение кремния снижает водно-дефицитный стресс картофельного растения [17].
Н.Е. Власенко [18] отмечает, что высокие фоны минерального питания, особенно азотные обуславливают не только накопление нитратов, но и снижение содержания в клубнях сухого вещества, крахмала, а также вызывают ухудшение кулинарных и вкусовых качеств картофеля.
Цель исследований – изучить особенности формирования урожайности картофеля среднеранней группы спелости Гала в условиях лесостепи Среднего Поволжья. Определить наиболее эффективную дозу минеральных удобрений при применении хелатных форм микроудобрений (ЖУСС-1 для обработки клубней и ЖУСС – 2 для некорневого внесения во время вегетации).
Условия, материалы и методы исследования. Исследования проводили в 2014-2016 гг. Почва опытного участка серая лесная среднесуглинистого гранулометрического состава имела следующие агрохимические характеристики: рН солевой вытяжки – 5,6-5,7; содержание гумуса – 3,25-3,31 %; легкогидролизуемого азота – 140-152 мг/кг; подвижного фосфора – 142-145, обменного калия – 151-156 мг/кг почвы.
Для посадки использовали семенные клубни первой репродукции с массой 60-65 г. Предшественник во все годы исследования – озимая пшеница, под которую вносилось 40 т/га органических удобрений. Ширина междурядья 75 см, густота посадки 53,2 тыс. клубней на га (25×75 см). Глубина посадки 10-12 см, общая площадь делянки составляла – 72 м2, учетная 60 м2. Осенняя подготовка почвы состояла из лущения стерни дисковыми лущильниками на глубину 6…8 см после уборки предшественника, а через 10…12 дней вспашка оборотным плугом EuroDiamant на глубину 22-24 см. Весной фрезерование вертикально фрезерным культиватором Zirkon – 7/300. Посадку проводили четырехрядной картофелесажалкой Hassia SL 4 BZS.
Объектом исследований служил среднеранний сорт Гала. Схема опыта предусматривала изучение следующих вариантов: без удобрений (контроль); Р90К120S30 – фон; фон + N30; фон + N60; фон + N90; фон + N120. Макроудобрения вносили во время посадки. Во всех вариантах, кроме контрольного (без удобрений) вносили микроэлементы легкоусвояемой, хелатной форме в составе жидкого удобрительно-стимулирующего состава ЖУСС-1 (для обработки клубней перед посадкой 0,5%-ным раствором из расчета 10 л/т) и ЖУСС-2 (для двукратной обработки растения во время вегетации 0,2%-ным раствором из расчета 500 л/га в фазе образования бутонов и через две недели). Посадку проводили в 2014 г проводили 10 мая, в 2015 г – 12 мая, 2016 г – 10 мая.
Орошение производили дождеванием (400 м3/га) 3 раза за вегетационный период. Первый полив фазе образования бутонов второй и третий во время интенсивного прироста клубней.
Учет урожая проводили взвешиванием клубней на каждой делянке.
Анализ и обсуждение результатов исследования. Анализ данных по количеству всходов показал, что внесенные удобрения не оказали существенного влияния на их количество, которое, в зависимости от варианта, варьировало от 52,69 на контроле до 52,86 тыс. шт./га. В среднем за годы исследований в контрольном варианте линейные размеры стеблей растений картофеля изучаемого сорта составили 52 см, а при внесении удобрений в дозе – N120Р120К120S30 на 17 см выше (рис. 1).
Хотя и число стеблей на 1 куст является сортовым признаком, который определяется числом ростков, массой семенных клубней, физиологическим состоянием посадочного материала, наши исследования показали, что уровни минерального питания оказали некоторое влияние на число стеблей на 1 куст и на 1 га. Оно при внесении фона удобрений увеличилось на 0,3 на 1 куст и 16 тыс. штук на 1 га. Максимальными (4,6 штук на 1 куст и 243 тыс. шт./га) величины этих показателей отмечены на фоне внесения удобрений в дозе N90Р120К120S30. и N120Р120К120S30.
На фоне естественного плодородия без применения удобрений урожайность картофеля среднераннего сорта Гала формировалась доста-точно высокая во все годы исследования (24,70-26,16 т/га), что можно объяснить внесением органических удобрений под предшественник и применения орошения посадок картофеля (табл. 1).
Анализ результатов исследований показал, что прибавка урожая картофеля при внесении фоновых удобрений (Р120К120S30) по отношению к контролю в 2014 г. составила 5,33 т/га, в 2015 г. – 3,76, в 2016 г. – 6,05 т/га, а в среднем за три года 5,01 т/га. Возрастающие дозы азотных удобрений, на фоне фосфорно-калийных удобрений, весьма существенно повлияли на продуктивность картофеля.
Применение даже минимальной дозы азотных удобрений (30 кг д.в./га) существенно повлияло на урожайность клубней картофеля. По сравнению с фоновым вариантом она повысилась на 3,33 т/га, а при внесении N60 дополнительный сбор клубней составил 4,76 т/га, N90 – 6,65 т/га. Самая высокая урожайность в опыте (37,72 т/га) получена при внесении азота в дозе – N120 на фоне Р120К120S30, что на 12,26 т/га превышало уровень урожайности контрольного и на 7,25 т/га – фонового варианта.
Наиболее важным показателем рационального использования удобрений при возделывании картофеля является получение дополнительной продукции на 1 кг внесенного действующего вещества. По результатам опытов видно, что она была самой высокой при внесении минимальной дозы азотных удобрений (N30 кг/га действующего вещества) (рисунок 1), где в зависимости от года исследований она составила 81-129 кг клубней на 1 кг действующего вещества азота.
С повышением дозы азотного удобрения до 60 кг/га и более его окупаемость снижалась. В зависимости от года исследований при дозе азота N60 она составила 72-90 кг, при дозе N90 – 72-80 кг/кг, а при дозе N120 –57-63 кг клубней на 1 кг д.в. азота.
Внесение минеральных удобрений оказывало влияние на формирование не только урожайности клубней, но и на показатели их качества. Азотные удобрения усиливают рост и развитие растений, тем самым удлиняя период вегетации. Поэтому установление оптимальной дозы азотных удобрений важно для получения качественных клубней. Содержание сухого вещества в клубнях картофеля в контрольном варианте в среднем за 3 года составило 23,0%, а внесение фоновых удобрений (Р120К120S30) повысило на 0,27 % (рисунок 2).
При внесении азота в дозе N30 совместно с фоновыми удобрениями содержание сухого вещества было на уровне контрольного варианта. Дальнейшее повышение азотных удобрений приводило снижению синтеза сухого вещества в картофеле, особенно при внесении более высоких доз (N 90-120).
Применение фосфорно-калийных и серных удобрений (Р120К120S30) обеспечило повышение содержания крахмала в клубнях картофеля на 0,13 %. Азотные удобрения в дозе N30 совместно с фоновыми удобрениями не снижали содержание крахмала. Применение азотных удобрений в более высоких дозах (N60-N120) сопровождалось снижением содержания крахмала в клубнях по сравнению фосфорно-калийным фоном, на 0,3-0,8 %.
Содержание нитратов в клубнях в контрольном варианте было не высоким и в среднем за три года составило 44,3 мг/кг. Применение азота в умеренных (N30 и N60) и даже высоких (N90 и N120) дозах совместно с фосфорно-калийными и серными удобрениями (Р120К120S30) не приводило к существенному накоплению нитратов в клубнях, по сравнению с контролем. При внесении максимальной дозы азота накопление нитратов в клубнях картофеля не превышало ПДК.
Выводы. В условиях орошения внесение азотных удобрений на фоне фосфорно-калийных и серных удобрений на серых лесных почвах является эффективным приемом при выращивании среднераннего картофеля.
Применение азотных удобрений под картофель сорта Гала в возрастающих дозах от 30 до 120 кг/га в условиях опыта было целесообразным, так как приводило к достоверной прибавке урожайности, не являлось опасным для использования полученного урожая в качестве продукта питания.
Использование умеренных доз азотных удобрений (N30 и N 60) не оказывало значительного влияния на содержание сухого вещества в клубнях картофеля, а повышенных и высоких доз (N90 и N 120) – приводило к заметному снижению уровня его накопления.
Содержание крахмала в клубнях картофеля было наибольшим на фоне фосфорно-калийных и серных удобрений (12,8 %) и совместного их применения с N30 (12,7 %), а с увеличением доз азотных удобрений до 60, 90 и 120 кг д.в./га снижалось до 12,5, 12,1 и 12,0 %.
В условиях орошения применение азотных удобрений в высоких (N90 -N 120) дозах на фоне фосфорно-калийных и серных удобрений (P120К120S30) не приводило к избыточному накоплению нитратов, превышающему ПДК.
