Russian Federation
631.6
68.31
35.06.01
4
5607
TEC003000
Currently, organic production is actively developing in agriculture, aimed at obtaining environmentally friendly products without additional chemical load on the environment. Phenological observations of the development phases of the early Gulliver potato were carried out in the biological, integrated and chemical plant protection products, under two irrigation modes with the maintenance of humidity in the calculated layer of 0.4 m at least 80% HB and 70% HB. The aim of the study is to evaluate the growth functions of seed potatoes for scientific justification of the applied protection techniques based on the principles of biologization and environmental safety. Phenological studies in the flowering stage showed the maximum size of the growth of the habitus of the tops. Under the influence of biological and integrated protection, the top habit parameters exceeded the growth values of potatoes growing under chemical protection. The maximum growth of tops on the studied methods of protection was observed in the period from the beginning of budding to the end of flowering. When studying the influence of protective agents on the formation of biometric indicators of growth and development of potato plants, it was found that the use of biological protective agents contributed to the growth and formation of productive stems and leaves of potato plants. The difference in growth on the biological and chemical protection option was 70% HB – 0.073 m, and on 80% HB – 0.097 cm.
irrigated agriculture, biological methods of protection, growth functions, seed potatoes
Введение (Introduction). Применение удобрений и химических средств защиты растений приводит к увеличению затрат на сельскохозяйственное производство и ухудшению экологической ситуации в агроэкосистемах [9,10]. Возникает необходимость в поиске экономически эффективных и экологически безопасных методов, направленных на повышение урожайности сельскохозяйственных культур. Эффективным способом оптимизации функционирования агроландшафтов является применение принципов агролесомелиорации и мелиорации [8].
Одним из приоритетных направлений для увеличения продуктивности культур и улучшения качества продукции является использование биологических методов защиты от патогенных организмов, которые обладают избирательным действием [1,4]. Результативность применения биологических методов защиты тесно связана с созданием благоприятной фитосанитарной обстановки и в безопасном воздействии на человека и других представителей биоценоза [2,5].
Использование биопрепаратов способствует увеличению урожайности в среднем на 10–22 % за счет стимулирующего, защитного и антистрессового воздействия на рост растений. По мнению ряда учёных, развитость габитуса ботвы тесно взаимосвязана с продуктивностью сельскохозяйственных культур [3,7,10].
Научные исследования по изучению современного потенциала средств защиты картофеля, основанных на экологических принципах в степных условиях Волгоградской области проводились в течение последних нескольких лет [1,6,11]. При этом, исследований закономерностей влияния биологических средств защиты на ростовые функции не проводилось. В связи с чем, изучение влияния экологических методов защиты с учетом агроэкологических аспектов на развитие картофеля для достижения высокой эффективности с минимальным негативным воздействием на агроэкосистему является актуальной задачей.
Цель исследования заключается в оценке ростовых функций семенного картофеля для научного обоснования применяемых приемов защиты, основанных на принципах биологизации и экологической безопасности.
Материалы и методы (Materials and Metods). Исследования проводились в течение 3-х лет с 2021 по 2023 гг. на опытном участке ОС «Орошаемая» Всероссийского научно-исследовательского института орошаемого земледелия. Проведены фенологические наблюдения за прохождением фаз развития раннего картофеля Гулливер на вариантах применения биологической, интегрированной и химической средств защиты растений, при двух режимах орошения: с поддержанием в расчётном слое 0,4 м влажности не ниже 80% НВ и 70% НВ.
Повторность опыта трёхкратная, площадь делянки 240 м2, учетная площадь 42 м2(2,8 х 15 м). Способ полива – дождевание.
В опыте с вариантом биологической системой защиты применяли препараты: - а) обработка клубней перед посадкой препаратами БСка-3 (5 л/т) + Гумат (7,1 л/га) + Гелиос Азот (2 л/га); - б) при появлении единичных всходов обработка препаратами (ГеостимФит Ж, БСка-3, Импровер); - в) дальнейшие обработки по вегетирующим растениям в фазы: активный рост, смыкание в рядке, бутонизация и цветение биопрепаратами.
В варианте с интегрированным способом защиты агроценоза картофеля для обработки посадочного материала применялся химический фунгицид Максим. Дальнейшие обработки проводятся биопрепаратами, аналогично, как и при биологической системе.
В качестве контроля определен химический способ защиты агроценозов с применением, распространённых в картофелеводстве региона химических препаратов. Дозы устанавливаются в соответствии с регламентами применения средств защиты растений.
Агроклиматические условия вегетационного сезона в 2021г были неблагоприятными для формирования клубней картофеля, особенно в июле и августе, стояла жаркая и сухая погода, что отрицательно сказалось на величине урожая. В 2022г средняя температура воздуха за вегетационный сезон была в июне-августе 22,7-23,1OC, что соответствует требованиям культуры. В 2023 году показатели температуры были оптимальными для развития картофеля [14].
Была выдвинута гипотеза, что рост картофеля за период вегетации описывается логистической функцией вида:
,
где Hmin – высота растения во время посадки (принимается равной нулю), Hmax – максимальная высота растения, τ – время вегетации, e – основание натуральных логарифмов, a и b – константы, определяющие наклон, изгиб и точку перегиба кривой.
Данная гипотеза была подвергнута проверке в вегетационном сезоне 2023 года на картофеле сорта «Гулливер» при разных способах защиты.
Экспериментальные данные обрабатывали методом дисперсионного анализа с использованием пакета прикладных программ Microsoft Excel.
Результаты (Results). Исследования показали, что на развитие растений, в определённой степени, влияет применяемая система защиты. Это было апробировано с помощью дисперсионного анализа. Установлено, что использование биологических препаратов по фазам роста и развития картофеля в условиях орошения оказывает положительное влияние. Развитая по срокам ботва имеет прямую зависимость с клубневой продуктивностью, поскольку компоненты продуктивности формируются в процессе всего онтогенеза растений, но максимальная потребность растений в питательных веществах наблюдается в фазе бутонизация - цветение, когда габитус ботвы находится на пике своего развития (табл.1).
Таблица 1. – Даты наступления фенофаз картофеля сорта Гуливер
Table 1. – Dates of onset of phenophases of potato varieties Gulliver
|
20.07.2023г. |
08. 08. 2023г. |
22 .08.2023 г. |
|
бутонизация |
начало цветения |
начало отмирания ботвы |
Проведенные фенологические наблюдения за ростом картофеля (рис. 1), основанные на разных принципах защиты в фазу бутонизации, показали, что способы защиты оказывают влияние на ростовые функции и образование продуктивных стеблей. В таблице 2 показаны средние значения высоты стебля и количества листьев при разных способах защиты и уровнях водообеспеченности.
На площадках с биологической защитой наблюдается небольшое опережение в развитии, в фазу бутонизации, встречаются единичные цветки (15%). При биологической защите отмечается наибольший прирост ботвы и количества листьев. Среднее значение высоты стеблей при водном режиме почвы не ниже 70% НВ – 0,301 м., на 80% НВ –0,334 м. Среднее количество листьев – 12,3 шт. при 70% НВ и 14,4 шт. при 80% НВ. На площадках с химическим и интегрированным способом защиты существенных отличий в прохождении фенологических фаз не выявлено. При химической защите средние показатели высоты стеблей при режиме орошения не ниже 70% НВ составила 0,264 м, на уровне 80% НВ – 0,275 м, среднее количество листьев - 10 шт. при 70% НВ и 10,6 шт. при 80% НВ. При интегрированной защите средняя высота стеблей, произрастающих на площадках при водном режиме полива не ниже 70% НВ – 0,286 м., на 80% НВ – 0,30 м. Среднее количество листьев – 12 шт. при 70% НВ и 13 шт. при 80% НВ.
Рисунок 1 – Проведение фенологических наблюдений за ростом картофеля, фаза «бутонизация»
Figure 1 – Conducting phenological observations of potato growth, budding phase
Фенологические исследования в стадии цветения показали максимальные размеры прироста габитуса ботвы (табл. 3). В варианте химической защиты картофель находился в фазе активного цветения. В варианте биологической защиты наблюдалась начальная стадия перехода к следующей фазе развития – созревание (естественное отмирание ботвы). Параметры габитуса ботвы под влиянием вариантов биологической и интегрированной защит превышали ростовые значения картофеля, произрастающего под химической защитой.
Фенологические наблюдения от 22 августа 2023 г. позволили выявить наступление фазы естественного увядания ботвы - созревания клубней (табл.4).
Максимальный прирост ботвы на исследуемых способах защиты наблюдался в период с начала бутонизации и до конца цветения. Среднее значение высоты стеблей в фазу цветения в опыте с биологической защитой при водном режиме почвы не ниже 70% НВ – 0,418 м., на 80% НВ – 0,426 м. Среднее количество листьев – 12,6 при 70% НВ и 14,6 при 80% НВ. При интегрированной защите средняя высота стеблей, произрастающих на площадках в варианте водного режима почв 70% НВ – 0,286 м., на 80% НВ – 0,30 м. Среднее количество листьев – 12,3 шт. при 70% НВ и 13,5 шт. при 80% НВ. В варианте химической защитой средние показатели высоты стеблей при пред поливным порогом влажности 70% НВ составили 0,396 м, не ниже 80% НВ – 0,40 м, среднее количество листьев – 11 шт. при 70% НВ и 11,5 шт. при 80% НВ.
Наибольшая урожайность картофеля была в вариантах водного режима не ниже 70% и 80% НВ в 2022 году и составила 28,5 и 33,4 т/га соответственно [6].
Таким образом, при разных способах защиты, наблюдаемые параметры роста картофеля отличаются дифференцированными показателями.
Заключение (Conclusions). При изучении влияния систем защиты на формирование биометрических показателей роста и развития растений картофеля было выявлено, что применение биологических препаратов защиты способствовало более интенсивному росту и образованию продуктивных стеблей и листьев растений картофеля, разница в приросте на варианте биологической и химической защитой составила в варианте режима орошения 70 % НВ – 0,073 м и на 80% НВ- 0,097 м. Достоверно установлено, что при применении средств биологической защиты наблюдается опережение в прохождении фенологических фаз развития культуры картофеля, а так же динамичное нарастание габитуса ботвы растений в фазе «бутонизация – цветение» по сравнению с вариантом химической и интегрированной защитой.
Таблица 2 – Биометрические характеристики картофеля (фаза «бутонизация»)
Table 2 – Biometric characteristics of potatoes (budding phase)
|
Уровень водообеспеченности |
Количество кустов и стеблей, шт |
Среднее значение длины стебля, м |
Среднее количество листьев, шт |
Количество кустов и стеблей, шт |
Среднее значение длины стебля, м |
Среднее количество листьев,шт |
Количество кустов и стеблей, шт |
Среднее значение длины стебля, м |
Среднее количество листьев, шт |
|
Химическая защита |
Интегрированная защита |
Биологическая защита |
|||||||
|
70% НВ |
1 куст-4 стебля |
0,306 |
9,3 |
1 куст-4 стебля |
0,286 |
12,3 |
1 куст-5 стеблей |
0,298 |
11,6 |
|
2 куст-3 стебля |
0,255 |
10,1 |
2 куст-5стебля |
0,28 |
11 |
2 куст-5 стебля |
0,292 |
11,8 |
|
|
3 куст-4 стебля |
0,333 |
12,3 |
3 куст-4 стебля |
0,315 |
13 |
3 куст-3 стебля |
0,296 |
15,0 |
|
|
4 куст-4 стебля |
0,260 |
9,8 |
4 куст-3 стебля |
0,30 |
13,6 |
4 куст-4 стебля |
0,341 |
12,25 |
|
|
5 куст–3стебля |
0,175 |
9,0 |
5 куст–4стебля |
0,257 |
10,2 |
5 куст–5стебля |
0,278 |
11,2 |
|
|
|
0,266 |
10,1 |
|
0,288 |
12,0 |
|
0,301 |
12,4 |
|
|
80% НВ |
1 куст-6 стеблей |
0,223 |
9,5 |
1 куст-5 стебля |
0,243 |
10 |
1 куст-3 стебля |
0,36 |
16,6 |
|
2 куст-6 стеблей |
0,260 |
9,5 |
2 куст-7 стебля |
0,315 |
14,3 |
2 куст-4 стебля |
0,352 |
16 |
|
|
3 куст-6 стеблей |
0,315 |
11,0 |
3 куст-3 стебля |
0,340 |
16 |
3 куст-4 стебля |
0,35 |
16 |
|
|
4 куст-3 стебля |
0,263 |
10,0 |
4 куст-6 стебля |
0,257 |
10,7 |
4 куст-3 стебля |
0,31 |
12 |
|
|
5 куст– 4 стебля |
0,315 |
13,0 |
5 куст– 4 стебля |
0,340 |
15,5 |
5 куст–3стебя |
0,30 |
11,6 |
|
|
|
0,275 |
10,6 |
|
0,299 |
13,3 |
|
0,334 |
14,4 |
|
Таблица 3 – Биометрические характеристики картофеля (фаза «цветение»)
Table 3 – Biometric characteristics of potatoes (flowering phase)
|
Уровень водообеспеченности |
Количество кустов и стеблей, шт |
Среднее значение длины стебля, м |
Среднее количество листьев, шт |
Количество кустов и стеблей, шт |
Среднее значение длины стебля, м |
Среднее количество листьев, шт |
Количество кустов и стеблей, шт |
Среднее значение длины стебля, м |
Среднее количество листьев на стеблях, шт |
|
Химическая защита |
Интегрированная защита |
Биологическая защита |
|||||||
|
70% НВ |
1 куст-2 стебля |
0,385 |
11 |
1 куст-3 стебля |
0,336 |
12,3 |
1 куст-2 стебля |
0,432 |
12 |
|
2 куст-3 стебля |
0,430 |
12 |
2 куст-3 стебля |
0,415 |
11,5 |
2 куст-3 стебля |
0,402 |
12 |
|
|
3 куст-4 стебля |
0,392 |
10,3 |
3 куст-5 стеблей |
0,43 |
13,5 |
3 куст-2 стебля |
0,488 |
15 |
|
|
4 куст-3 стебля |
0,416 |
11,3 |
4 куст-3 стебля |
0,40 |
13 |
4 куст-4 стебля |
0,338 |
12,5 |
|
|
5 куст–3 стебля |
0,360 |
9,5 |
5 куст–5стебей |
0,406 |
11,4 |
5 куст–4 стебля |
0,43 |
11,5 |
|
|
|
0,397 |
10,8 |
|
0,397 |
13,9 |
|
0,418 |
12,6 |
|
|
80% НВ |
1 куст-5 стеблей |
0,382 |
11,2 |
1 куст-3 стебля |
0,380 |
11,0 |
1 куст-3 стебля |
0,445 |
17 |
|
2 куст-6 стеблей |
0,391 |
11,5 |
2 куст-4 стебля |
0,413 |
14,3 |
2 куст-4 стебля |
0,453 |
16 |
|
|
3 куст-2 стебля |
0,38 |
10,0 |
3 куст-3 стебля |
0,422 |
16,0 |
3 куст-4 стебля |
0,442 |
16 |
|
|
4 куст-7 стеблей |
0,415 |
11,4 |
4 куст-4 стебля |
0,41 |
10,7 |
4 куст-3 стебля |
0,420 |
12,3 |
|
|
5 куст–4стебля |
0,435 |
13,0 |
5 куст– 4 стебля |
0,434 |
15,5 |
5 куст–3стебля |
0,410 |
11,6 |
|
|
|
0,406 |
11,4 |
|
0,412 |
13,5 |
|
0,426 |
14,6 |
|
Таблица 4 – Биометрические характеристики картофеля (фаза «отмирание ботвы»)
Table 4 – Biometric characteristics of potatoes (the dying phase of the tops)
|
Уровень водообеспеченности |
Количество кустов и стеблей, шт |
Среднее значение длины стебля, см |
Среднее количество листьев на стеблях, шт |
Количество кустов и стеблей, шт |
Среднее значение длины стебля,м |
Среднее количество листьев на стеблях, шт |
Количество кустов и стеблей, шт |
Среднее значение длины стебля, м |
Среднее количество листьев на стеблях, шт |
|
Химическая защита |
Интегрированная защита |
Биологическая защита |
|||||||
|
70% НВ |
1 куст-2 стебля |
0,368 |
11,6 |
1 куст-2 стебля |
0,305 |
8,9 |
1 куст-5 стеблей |
0,377 |
8 |
|
2 куст-3 стебля |
0,405 |
11,2 |
2 куст-2 стебля |
0,40 |
10,2 |
2 куст-4 стеблей |
0,387 |
7 |
|
|
3 куст-2 стебля |
0,396 |
12,0 |
3 куст-5 стеблей |
0,402 |
11 |
3 куст-2 стебля |
0,351 |
11 |
|
|
4 куст-4 стебля |
0,386 |
11,2 |
4 куст-4 стебля |
0,36 |
9,8 |
4 куст-5 стеблей |
0,380 |
9 |
|
|
5 куст–4 стебля |
0,363 |
10,1 |
5 куст–3 стебля |
0,38 |
10 |
5 куст–4стебля |
0,360 |
8,5 |
|
|
|
|
0,384 |
11,22 |
|
0,369 |
10,0 |
|
0,371 |
8,7 |
|
80% НВ |
1 куст-3 стебля |
0,374 |
10,0 |
1 куст-3 стебля |
0,37 |
9,6 |
1 куст-5 стеблей |
0,396 |
8 |
|
2 куст-4 стебля |
0,407 |
12,0 |
2 куст-4 стебля |
0,406 |
15,0 |
2 куст-4 стебля |
0,372 |
9,5 |
|
|
3 куст-4 стебля |
0,413 |
13,0 |
3 куст-3 стебля |
0,344 |
9,0 |
3 куст-4 стебля |
0,403 |
9 |
|
|
4 куст-3 стебля |
0,363 |
11,6 |
4 куст-4 стебля |
0,377 |
13,0 |
4 куст-6 стебля |
0,385 |
10 |
|
|
5 куст–3стебля |
0,400 |
10,8 |
5 куст– 4 стебля |
0,37 |
10,0 |
5 куст–5 стебля |
0,38 |
8,3 |
|
|
|
|
0,391 |
11,5 |
|
0,373 |
11,3 |
|
0,379 |
9,0 |
