УДК

in process

DOI

in process

Используйте это описание для цитирования: 

Cite this article as:

Тарзанова Т.В. Способ повышения урожайности и качества клубней картофеля // Управление рисками в АПК. 2018. № 5. С. 6-23. URL: http://www.agrorisk.ru/20180512

TARAZANOVA T.V. THE METHOD FOR INCREASING YIELD AND QUALITY OF POTATO TUBERS

БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТАРЗАНОВА Т.В

СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ УРОЖАЙНОСТИ И КАЧЕСТВА КЛУБНЕЙ КАРТОФЕЛЯ

Таразанова Татьяна Васильевна – кандидат биологических наук, доцент, кафедра агрономической, биологической химии и радиологии, факультет Почвоведения, агрохимии и экологии, РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, Москва, Россия.
E-mail: tarazan777@rambler.ru

Аннотация

Представлены результаты исследований по изучению влияния стимулятора роста Симбионт-2 на урожайность и качество клубней картофеля, возделываемого по принятой технологии на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве Московской области. Определена корреляционная зависимость урожайности возделываемых сортов картофеля от внесения минеральных удобрений и обработки всходов стимулятором роста.

Ключевые слова

Картофель, стимулятор роста Симбионт-2; урожай картофеля, качество клубней картофеля, оценка влияния минеральных удобрений и стимулятора роста на продуктивность картофеля, уравнение регрессии, математическое планирование.

TARAZANOVA T.V.

THE METHOD FOR INCREASING YIELD AND QUALITY OF POTATO TUBERS

Tarazanova Tatyana Vasilievna — PhD in Biology, associate professor of the department of agricultural, biological chemistry and radiology, RSAU-MAA named after K.A. Timiryazev
e-mail: tarazan777@rambler.ru

Annotation

This work shows the research results of the impact of the growth stimulator Symbiont-2 on the yield and quality of potato tubers cultivated according to the established technology on sod-podzolic medium loamy soil of Moscow region. The correlation dependence of the yield of cultivated potato varieties on the mineral fertilizers treatment and sprouting treatment with the growth stimulator was determined.

Keywords

Potato, growth stimulator Symbiont-2, potato yield, quality of potato tubers, impact evaluation of mineral fertilizers and growth stimulator on potato yield, regression equation, mathematical deign.

Текст статьи

Применение биостимуляторов роста растений в сельскохозяйственной практике приобретает все большее значение в настоящее время. В научной литературе освещено много фактов о стимулирующем действии разнообразных препаратов на урожай продукции возделываемых культур открытого и закрытого грунтов. Отмечено, что применение биостимуляторов провоцируют усиленный метаболизм веществ, повышает защитные реакции организма к внешним негативным факторам, устойчивость растений к поражению болезнями и вредителями; улучшение качества урожая.

Многообразие стимуляторов, регуляторов роста и развития растений позволяет наиболее полно реализовать потенциальные возможности культурных растений в сложившихся погодных условиях вегетационного периода. Поскольку картофель является «вторым хлебом» для населения, а доля площадей его возделывания сократилась за последнее десятилетие, то назрел вопрос о повышении валового производства товарной продукции картофеля за счёт внедрения в технологическую карту его возделывания регуляторов роста и развития растений.

Целью наших исследований было изучить урожайность и качество картофеля, которые сформировались под действием стимулирующего препарата Симбионт-2 в почвенно-климатических условиях Московской области и выявить корреляционную зависимость урожая от влияния минеральных удобрений и действия биопрепарата.

По данным ВНИИКХ самый перспективный сорт по объёмам возделывания в России является сорт картофеля «Невский», на втором месте стоит «Удача», третье и четвёртое места активно удерживают зарубежные сорта «Ред Скарлетт» и «Романо», победителем пятого места стал «Жуковский ранний». Как мы видим, лидерами остаются отечественные сорта картофеля. Однако серьёзная конкурентная борьба по возделыванию отечественных или зарубежных сортов сегодня сохраняется. Поэтому в качестве объекта исследований мы выбрали два сорта картофеля, отечественной и голландской селекции, которые хорошо районируются в Московской области на дерново-подзолистых почвах – Вестник и Ред Скарлетт.

Сорт Вестник выведен ВНИИКХ, столового назначения. Куст картофеля прямостоячий, высокий. Стебли сильноветвистые, малочисленные, среднеоблиственные. Листья крупные с выраженным жилкованием, по цвету матовые тёмно–зелёные, сильнорассеченные, среднеопушенные. Цветение растений картофеля дружное и обильное. Соцветие компактное, многоцветковое. Цветоносы длинные, неокрашенные. Венчик красно-фиолетового цвета. Товарная урожайность 15,8–30,7 т/га, максимальная 39,3 т/га. Клубень округлый с тупой вершиной и плоским столонным следом, кремового цвета. Кожура сетчатая, шелушащаяся. Глазки многочисленные, мелкие. Мякоть белая, не темнеющая при резке и после термической обработки. Масса товарного клубня 48–140 г. Содержание крахмала в клубнях 11,2–18,0%. Товарность 77–93%. Восприимчив к фитофторозу по ботве и клубням. Устойчив к раку и другим вирусным болезням. Ценность сорта обусловлена стабильностью урожая, хорошими вкусовыми качествами и устойчивостью к механическим повреждениям [12].

В настоящее время в Госреестр селекционных достижений, допущенных к использованию в РФ, внесено 74 сорта картофеля зарубежной селекции, из них 30 сортов голландской селекции [2]. Для наших исследований был выбран сорт картофеля Ред Скарлетт, который успешно реализуется на рынках и магазинах.
Сорт Ред Скарлетт выведен HZPC HOLLAND B.V. ZPC 80 0239 x MANS.MGB78-286. Раннеспелый, столового назначения. Вегетационный период составляет 70 – 75 дней. Устойчив к нематоде. Картофель не склонен к потемнению от ударов. Хорошие вкусовые качества клубней, не меняет цвет после варки и не развариваться.

Опыт заложен на дерново–подзолистой среднесуглинистой почве в фермерском хозяйстве Истринского района. Почва характеризовалась следующими показателями: мощность пахотного слоя – 22 см; содержание гумуса в пахотном слое 1,8%, содержание подвижного фосфора 22 мг/100 г почвы (по Кирсанову) и обменного калия 16 мг/100г почвы (по Масловой). Повторность опыта 4-кратная. Учетная площадь делянки – 20 кв. м. Расстояние между растениями составляет 28 - 35 см, расстояние между гребнями – 75 см.

Посадку картофеля осуществляли механизировано в соответствии с требованиями агротехники в начале третьей декады мая. Посадочная норма клубней на гектар составила 65 тысяч.
Опыт заложен методом рендомизированных повторений [11].
Схема опыта включает три варианта (табл.1). В контрольном - не вносили минеральные удобрения и стимулятор роста Симбионт-2. Применяемые нормы минеральных удобрений и средств защиты растений второго и третьего варианта соответствуют принятой агротехники возделывания картофеля в почвенно–климатических условиях Московской области, Истринского района. В третьем варианте применяли стимулятор Симбионт – 2 на фоне вносимых минеральных удобрений и химических средств защиты. Первую обработку препаратом проводили по всходам перед гребнеобразованием, вторую – через 10 дней после первой. Концентрация рабочего раствора и поливная норма были определены экспериментально в лабораторных условиях и составили 10-4.

1/0

Таблица 1. Схема опыта

Анализ качества клубней картофеля проводили стандартными методами: отбор проб определения качества – ГОСТ 26313 – 84 [3]; содержание белка - ГОСТ 26889 – 86 [4]; определение сухого вещества – ГОСТ 28561 – 90 [6]; определение сырой клетчатки – ГОСТ Р 52839 – 2007 [10]; определение нитратов – ГОСТ – 29270 – 95 [7]; определение редуцирующих сахаров – ГОСТ 8756.13 – 87 [5]; определение содержания золы – ГОСТ Р 51411-99 [8].
По результатам исследований проведена статистическая обработка полученных экспериментальных данных с использованием программного комплекса STRAZ.
Уборка картофеля проводилась механизировано с предварительным химическим уничтожением ботвы.

Результаты исследований
Вегетационный период 2017 года характеризовался по данным наблюдений погодных условий Метеорологической обсерватории им. В.А. Михельсона МСХА теплым температурным режимом для развития растений на фоне периодического промывного водного режима с небольшими засушливыми периодами.
Вторая половина мая отмечена комфортными погодными условиями для роста растений. Дневная температура составила +13-160С.
Тёплый и дождливый июнь с периодическими ливнями и умеренной тёплой температурой воздуха. Последняя декада июня в Московской области характеризовалась повышением температуры и солнечной погодой - +20 – 230С.
Повышенной температурой до +25 0С характеризовался июль с редким повышением до +30 0С начиная со второй декады. В начале августа установилась тёплая и солнечная погода без осадков. После этого температура третьей декады августа оставалась достаточно тёплой. Наблюдались разовые туманы по утрам.

Растения картофеля расходуют большое количество воды. Особенно потребность в воде возрастает в период цветения. Оптимальной суммой осадков для картофеля в период вегетации составляет 300 мм. В вегетационный период 2017 года выпало до 500 мм осадков. В целом период цветения картофеля проходил в стабильном влажном режиме с кратковременными засушливыми периодами на фоне умеренных тёплых температур воздуха.
Отличительной особенностью вегетационного периода является значительное количество осадков в летние месяцы. Средняя годовая температура воздуха превысила норму более чем на 5 градусов.
Посадку картофеля провели в оптимальные сроки – начало третьей декады мая. Всходы были дружные через 19 дней после посадки, но с опозданием Ред Скарлетта на 5 дней. Майские погодные условия были благоприятны для возделывания обоих сортов, поэтому различия в периодах всходов различаются в силу их сортовых свойств.
Погодные условия вегетации и принятая агротехника возделывания картофеля позволили сформировать урожайность исследуемых сортов в пределах от 9,2 до 20,9 т/га по вариантам. Самая низкая продуктивность обоих сортов характерна контрольному варианту, в котором не вносились минеральные удобрения (табл. 2).
Прибавка урожая от применяемых удобрений по сравнению с контрольными вариантами составила 2,2 т/га у Вестника и 3,8 т/га у Ред Скарлетт, что составляет 23 – 26%.

Таблица 2. Урожайность и структура урожая картофеля

Применение биопрепарата на фоне вносимых минеральных удобрений стимулировало прибавку урожая по сравнению со вторыми вариантами – на 1,5 и 2,4 т/га соответственно по сортам. Увеличение урожайности картофеля от применяемого Симбионт – 2 составило 12,1% у сорта Вестник и 12,9 % у Ред Скарлетт в сложившихся погодных условиях вегетационного периода. Эта закономерность хорошо подтверждается средним весом клубней с одного куста и хорошо согласуется с данными других исследований [2, 13].

Для анализа структуры урожая картофеля отбирали десять кустов с каждой повторности вариантов опыта. Клубни взвешивали и разбивали на фракции в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51808-2001 для свежего продовольственного картофеля [9].
Рассматривая структуру урожая картофеля (табл.3), следует отметить, что во всех вариантах опыта испытуемые сорта содержали значительное количество товарных клубней, и оно различается по вариантам исследований. Применяемые минеральные удобрения повысили выход товарных клубней у картофеля сорта Вестник на 50,1% и 39,5% у сорта Ред Скарлетт за счет снижения массы нетоварных клубней и клубней второго класса. Применяемый стимулятор роста способствовал увеличению товарных клубней по сравнению со вторыми вариантами на 4,6 и 4,1% у исследуемых сортов.
Однако, хочется отметить, что препарат Симбионт-2 стимулировал прирост массы товарной фракции картофеля сорта Вестник за счет снижения массы нетоварных клубней и клубней второго класса, а у сорта Ред Скарлетт за счет снижения массы нетоварной фракции, по-видимому за счет сортовых особенностей.

Аналогичная связь структуры урожая и условий питания наблюдалась в исследованиях с другими сортами на дерново–подзолистой почве разной степени окультуренности [14], а также отмечена хорошая стимулирующая деятельность Симбионта и других биопрепаратов на разных сельскохозяйственных культурах [15].
Условия возделывания картофеля оказывают влияние не только на его урожайность, но и на качество клубней. Применение в питании вареного картофеля (в среднем 300 г в день) обеспечивает суточную потребность организма в углеводах, фосфоре и калие, а также, в минеральных веществах на 20%, а именно: кальция и железа – на 25–30%; в аминокислотах на 20–40%, витамина рибофлавина – на 10–20%, аскорбиновой кислоты – на 40%, тиамина – на 20–25%, каротина на 1–2%.

Пищевую и кормовую ценность картофеля обуславливает наличие крахмала, белка, незаменимых аминокислот и аскорбиновой кислоты в клубнях. На биохимический состав клубней влияют погодные условий вегетационного периода, свойства почвы, технология возделывания, качество посадочного материала, густота посадки и другие факторы [16].
Анализируя данные таблицы 3, мы видим, что содержание белка в клубнях картофеля отражает положительное влияние вносимых удобрений. Низкое содержание белка в клубнях характерно для картофеля контрольных вариантов, где не вносились минеральные удобрения. Повышенное содержание белка во вторых вариантах по сравнению с контрольными составило 0,8% у Вестника и 0,6% у Ред Скарлетт с достоверной вероятностью. Применяемый стимулятор Симбионт-2 способствовал накоплению белка на 0,1–0,2% соответственно по сортам. В этих вариантах клубни картофеля обоих сортов более выровненные по сравнению с клубнями вторых вариантов.

Таблица 3. Качество клубней картофеля

Повышение содержания крахмала наблюдалось в вариантах с применением минеральных удобрений. Однако, Симбионт –2 в третьих вариантах стимулировал накопление крахмала в клубнях исследуемых сортов картофеля на 0,9–1,2%. По-видимому, Симбионт – 2 стимулировал деятельность многих ферментов синтеза, на фоне которых было стремительным подавление активности амилаз – ферментов гидролиза крахмала в фазу роста и развития и созревания клубней. В целом, количественное содержание крахмала в клубнях является сортовым признаком. Для ранних сортов картофеля свойственно низкое содержание крахмала, а для поздних, наоборот, повышенное. Показатель обусловлен генетически, но сильно варьирует под влиянием различных климатических и почвенных факторов возделывания. В литературных источниках экспериментальные данные свидетельствуют о максимальном содержании крахмала у ранних сортов картофеля на 90-й день вегетации после посадки, у среднеспелых - на 100-й, у поздних - на 120 - 130-й день.

Содержание сухого вещества в клубнях картофеля колеблется в пределах от 18,1 до 21,9% по сортам. Во вторых вариантах опыта на фоне применения минеральных удобрений отмечено снижение его содержания в клубнях. Это можно объяснить повышенным накоплением белка и других органических веществ в этих вариантах в сложившихся благоприятных условиях вегетационного периода. К тому же в крупных клубнях вторых вариантов формируются сложные зерна запасного крахмала. Эти зерна большего размера с эксцентрическою слоистостью, тогда как в мелких клубнях, возможно, содержатся простые слипшиеся зернышки с небольшим количеством полусложных.

Применяемый препарат Симбионт-2. стимулировал накопление сухого вещества на 1,2% у сорта Вестник и на 0,6% у Ред Скарлетт по сравнению с показателями второго варианта, и тем самым улучшил качество клубней на фоне применяемой системы удобрений.
Зольность клубней изменяется в пределах 0,6–1,2% по сортам и основная ее масса локализована в кожуре, поэтому изменение золы хорошо сочетается с показателем клетчатки в клубнях картофеля. Максимальные значения этих показателей характерны для контрольных вариантов, где клубни мелкие, неровной формы. Применяемые минеральные удобрения, не содержащие хлор, понизили значение этих показателей, клубни этих вариантов крупные, выровненные и правильной формы. В третьих вариантах опыта, в которых применили стимулятор роста, отмечено увеличение концентрации этих показателей по сравнению со вторыми вариантами.

Важной проблемой, касающейся качества товарной продукции картофеля, является содержание нитратов. Причиной накопления нитратов в клубнях служат не только биологические особенности культуры, но и условия минерального питания, отличающиеся большим разнообразием по составу и процентному содержанию в них действующего вещества. Здесь огромная роль принадлежит правильному установлению доз азотных удобрений и их сбалансированности с другими элементами питания, а также погодные условия при их внесении.

Распределение нитратов в клубнях картофеля неравномерное: низкий уровень их содержания обнаружен в мякоти, а в кожуре и сердцевине нитратов в 1,1—1,3 раза больше чем на периферии.
Согласно государственным нормативам допустимое содержание нитратов в клубнях картофеля составляет 250 мг/кг продукции. Воздействие нитратов на организм человека отрицательное, поэтому содержание нитратов в клубнях картофеля не должно превышать предельно допустимые концентрации.

В нашем опыте количество нитратов по всем вариантам было достоверно ниже ПДК (табл. 3). Самое низкое содержание нитратов наблюдалась в контрольных вариантах опыта. Влияние удобрения на этот показатель было не одинаковым по сортам: относительно высокое содержание последних было отмечено во вторых вариантах, где применялись минеральные удобрения, которые повысили их накопление в 1,9 – 2,2 раза соответственно по сортам по сравнению с контрольными. В третьих вариантах этот показатель занимает промежуточное положение между двумя вышеописанными. Симбионт –2 понизил концентрацию нитратов в клубнях картофеля на фоне вносимых удобрений. Это можно объяснить двумя предположениями: снижение содержания нитратов было закономерно обосновано прибавкой урожая в этих вариантах и повышением уровня белка в клубнях картофеля, а также повышенной, предположительно, активностью нитратредуктазы клубней картофеля.
Наличие в клубнях редуцирующих сахаров оказывает влияние на вкусовые качества столового картофеля и их содержание нормируется и учитывается при производстве из них продуктов переработки: муки, чипсов, пюре, картофеля фри и др. В нашем опыте препарат стимулировал накопление редуцирующих сахаров по сравнению с контрольными вариантами на 0,17% у Вестника и на 0,13% у Ред Скарлетт. Это объясняется тем, что стимулятор активирует процесс фотосинтеза и увеличивает количество хлоропластов, в результате повышается доля сахаров, которые находятся в свободном состоянии и не связаны в полимерные запасные углеводные соединения. На процесс накопления сахаров оказали влияние погодные условия вегетационного периода. Анализируя литературные данные о влиянии биологических стимуляторов на качество продукции нет однозначного мнения. Этот вопрос требует детального исследования, постановкой ряда опытов с разными сортами картофеля с целью выявить влияние регуляторов и стимуляторов роста на технологические свойства картофеля.

1/0

Согласно требованиям перерабатывающей промышленности к картофелю, полученный нами урожай клубней мы можем рекомендовать для реализации в сети магазинов, производства муки и картофельного сухого пюре.
Полученные данные опыта подтверждают влияние стимулятора роста Симбионт – 2 на процессы взаимозависимых биохимических реакций, протекающих в формирующихся клубнях картофеля. Препарат изменил направленность и интенсивность многих реакций и, одновременно, повысил активность ферментов синтеза, гидролиза и других ферментных систем, участвующих в росте и развитии растений и клубней картофеля. Это воздействие отражается не только на урожайности, но и качестве клубней, повышает его пищевую ценность.

С целью выяснить степень влияния препарата Симбионт-2 на урожайность исследуемых сортов картофеля мы применили математической планирование эксперимента.

1/1

Исследовали три фактора, которые воздействовали на формирование урожайности картофеля: Х1 – действие минеральных удобрений, Х2 – действие стимулятора роста Симбионт–2., а также Х1Х2 – совместное действие двух факторов на урожайность картофеля.
По результатам опыта нами составлена матрица с применением кодированных переменных и рассчитаны уравнение регрессии для этих кодированных переменных.
При доверительной вероятности 90% уравнение регрессии влияния минеральных удобрений и стимулятора на урожайность картофеля сорта Вестник принял следующий вид:
У: 7,38 + 2,23 Х1 + 2,08 Х2 + 3,08 Х1Х2
tфакт +3,22 +3,07 + 4,51
tтеорет 2,31 2,31 2,31
Р 0,90 0,90 0,90
Уравнение регрессии влияния удобрений и препарата Симбионт-2 на урожайность клубней картофеля сорта Ред Скарлетт:
У: 12,07 + 1,45 Х1 + 1,08 Х2 + 2,13 Х1Х2
tфакт +2,02 +1,86 + 2,64
tтеорет 1,34 1,34 1,34
Р 0,80 0,80 0,80

1/0

Положительные коэффициенты регрессии факторов Х1 и Х2 свидетельствуют о достоверном влиянии на урожайность картофеля минеральных удобрений и стимулятора роста Симбионт – 2. Прибавка урожая клубней картофеля в данном опыте составила 23% – 26 % по сравнению с контрольным вариантом. При этом коэффициент регрессии фактора Х1 больше чем фактора Х2 обоих сортов картофеля. Это подтверждает, что большее влияние на урожайность картофеля, возделываемого на дерново-подзолистой почве в погодно-климатических условиях Московской области было вызвано действием минеральных удобрений, чем применяемый стимулятор роста Симбмонт-2.

Положительное значение третьего члена уравнения: +3,08Х1Х2 сорта Вестник и +2,13 Х1Х2 сорта Ред Скарлетт свидетельствует об эффективности совместного влияния минеральных удобрений и препарата на формирование урожая картофеля, поскольку именно совместное их действие приводит к потенциальному развитию растений, к закладке большего числа столонов и, соответственно, развитию клубнеобразования по сравнению с контрольным вариантом. В результате повышается урожайность товарной части картофеля.
Уравнения регрессии примут окончательный вид для исследуемых сортов Вестник и Ред Скарлетт соответственно:
У: 7,38 + 2,23 Х1 + 2,08 Х2 + 3,08 Х1Х2
У: 12,07 + 1,45 Х1 + 1,08 Х2 + 2,13 Х1Х2
Сравнивая значения фактических критериев Стьюдента с теоретическими критериями факторов Х1 и Х2 при доверительной вероятности 90% и 80% мы получили дополнительное подтверждение о наличии стимулирующего эффекта исследуемого препарата и определили вклад каждого фактора в формирование урожая клубней картофеля сортов Вестник и Ред Скарлетт: tфакт > tтеорет..

1/1

Выводы.
1. Прибавка урожая клубней картофеля от применяемого стимулятора роста Симбионт –2 на фоне вносимых минеральных удобрений составила 12,1% сорта Вестник и 12,9 % сорта Ред Скарлетт в сложившихся погодных условиях вегетационного периода.
2. Исследуемый препарат Симбионт-2. повысил выход товарных клубней на фоне вносимых минеральных удобрений на 4,6% у картофеля сорта Вестник за счет снижения массы нетоварных клубней и клубней второго класса, а у картофеля сорта Ред Скарлетт - на 4,1% за счет снижения массы нетоварной фракции.
3. Симбионт –2 стимулировал накопление белка и крахмала у картофеля сорта Вестник на 0,1% и 0,9% соответственно, а у картофеля сорта Ред Скарлетт содержание белка повысилось на 0,2% и крахмала – на 1,2% по сравнению со вторыми вариантами, где применялись минеральные удобрения.
4. Исследуемый препарат Симбионт –2 понизил концентрацию нитратов в клубнях картофеля обоих сортов на фоне вносимых минеральных удобрений.
5. Исследуемый препарат стимулировал накопление редуцирующих сахаров по сравнению с контрольными вариантами на 0,17% - 0,13% у Вестника и Ред Скарлетт соответственно, а по сравнению с применяемыми минеральными удобрениями второго варианта – на 0,13% и сорта Вестник и на 0,08% у Ред Скарлетт.
6. Коэффициенты регрессии уравнений математического планирования по влиянию минеральных удобрений (Х1) и стимулятора роста Симбионт-2 (Х2) на формирование урожая клубней картофеля сортов Вестник и Ред Скарлетт выше фактора Х1 чем фактора Х2, но они ниже чем коэффициент регрессии фактора Х1Х2 – совместного применения минеральных удобрений и стимулятора роста Симбионт-2.

1/0