Удобрение топинамбура при мн о голетнем использовании плантаций
На правах рукописи
Королёва
Юлия Сергеевна
УДОБРЕНИЕ ТОПИНАМБУРА ПРИ МНОГОЛЕТНЕМ
использовании плантаций
Специальности: 06.01.09 – растениеводство
06.01.12 – кормопроизводство и луговодство
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата сельскохозяйственных наук
Тверь
2009
Работа выполнена на кафедре растениеводства
ФГОУ ВПО "Тверская государственная сельскохозяйственная академия"
Научные руководители: доктор сельскохозяйственных наук, профессор,
заслуженный деятель науки РФ
Усанова Зоя Ивановна;
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
Осербаев Алишер Курбанбаевич
Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,
старший научный сотрудник
Понажев Владимир Павлович
доктор сельскохозяйственных наук,
профессор
Лазарев Николай Николаевич
Ведущее предприятие: ФГОУ ДПО «Тверской институт переподготовки и
повышения квалификации кадров АПК»
Защита диссертации состоится 17 декабря 2009 г. в 1000 час.
на заседании диссертационного совета Д 220.063.01 при ФГОУ ВПО
"Тверская государственная сельскохозяйственная академия" по адресу:
170904, г. Тверь, п. Сахарово, ул. Василевского, 7, Тверская ГСХА
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тверской ГСХА
Автореферат разослан «17» ноября 2009 г.;
помещен на сайте «www. tvgsha.ru» «17» ноября 2009 г.
Ученый секретарь диссертационного совета,
кандидат сельскохозяйственных наук,
доцент Петрова А.А.
Общая характеристика работы
Актуальность темы. В последнее время значительно возрос интерес к топинамбуру как ценному растению многостороннего использования, возделывание которого позволяет решать многие проблемы: получения экологически чистых продуктов питания, лечебных препаратов и пищевых добавок, высокопитательных кормов для животных и другой продукции промышленной переработки, а также улучшения экологической обстановки.
Особая значимость топинамбура – в возможности многолетнего использования его посадок и, тем самым, повышении рентабельности производства и значительном удешевлении получаемой продукции, в том числе кормов для всех видов сельскохозяйственных и диких животных, а также птицы.
В разработку вопросов технологии возделывания, переработки и распространения топинамбура большой вклад внесли многие ученые и селекционеры страны: Н.И. Вавилов, И.А. Стебут, С.С. Шаин, Н.Г. Андреев, Г.В. Устименко, З.И. Усанова, Н.М. Пасько, К.А. Варламова, Н.К. Кочнев, В.Н. Зеленков и др.
К числу недостаточно изученных вопросов относится удобрение топинамбура при многолетнем использовании его посадок, позволяющее получать высококачественные дешевые корма, пищевые и другие продукты промышленной переработки применительно к лучшим сортам и различным регионам страны.
Разработка системы удобрения топинамбура при возделывании его на одном месте в течение трех и более лет имеет большое значение при создании крупных сырьевых зон промышленного производства. Данные вопросы недостаточно изучены на дерново-подзолистых почвах Центрального региона России, в том числе в Верхневолжье. Требуют уточнения многие параметры программирования урожайности при многолетнем использовании посадок лучшего сорта клубневого направления – Скороспелка.
Цель исследований - изучить особенности формирования урожайности топинамбура в посадках 1, 2, 3 года пользования при внесении расчетных доз органических и минеральных удобрений, уточнить сроки их внесения; выявить лучшие варианты системы удобрения, обеспечивающие получение наибольших урожаев продукции высокого качества при использовании ее на кормовые цели и для промышленной переработки, уточнить параметры программирования.
Для достижения поставленной цели решали следующие задачи:
1. Изучить особенности формирования урожайности топинамбура при разных сроках внесения расчетных доз органических и минеральных удобрений в посадках 1, 2 и 3 года пользования.
2. Исследовать фотосинтетическую деятельность растений в различных агроценозах (формирование листовой поверхности, фотосинтетического потенциала агроценоза, накопление сухой биомассы, определение чистой продуктивности фотосинтеза) в посадках разных лет пользования.
3. Изучить особенности водопотребления топинамбура при внесении различных доз органических и минеральных удобрений в посадках 1, 2 и 3 года пользования.
4. Определить структуру урожая и урожайность топинамбура 1-3 года жизни при внесении различных доз органических и минеральных удобрений и их последействии.
5. Изучить качество и кормовую ценность урожая надземной массы и клубней (содержание сахаров, протеина, сухого вещества, кормовых единиц).
6. Выявить корреляционную зависимость конечной продуктивности агроценоза топинамбура от показателей фотосинтетической деятельности и элементов структуры урожая.
7. Определить потребление и вынос питательных веществ при внесении расчетных доз органических и минеральных удобрений при использовании посадок в течение трех лет, а также коэффициенты использования питательных веществ из почвы и удобрений.
8. Рассчитать экономическую эффективность производства топинамбура в посадках 1, 2, 3 года жизни при разных сроках внесения расчетных доз органических и минеральных удобрений и их последействии.
Научная новизна: Впервые в условиях Верхневолжья в трех закладках многофакторного полевого опыта изучены особенности формирования урожайности, фотосинтетической деятельности, водопотребления, минерального питания топинамбура, структуры и качества урожая в посадках 1, 2 и 3 года пользования при разных сроках и расчетных дозах органических и минеральных удобрений; выявлены действительно возможные уровни урожайности, лучшие сроки и дозы внесения органических и минеральных удобрений при 3-х летнем использовании плантаций; действие уменьшенных в 3 раза и последействие полных расчетных доз удобрений; коэффициенты водопотребления, вынос и коэффициенты использования питательных веществ из почвы и удобрений в разные годы пользования; определены качество и кормовая ценность урожая, экономическая эффективность производства продукции топинамбура в посадках 1, 2 и 3 года пользования.
Практическая значимость результатов исследований заключается в рекомендациях производству уровней действительно возможной урожайности топинамбура, лучших сроков и доз внесения органических и минеральных удобрений при 3-х летнем использовании посадок, обеспечивающих получение с гектара за три года пользования 1452 ц сырой или 364 ц сухой фитомассы, 341 ц кормовых единиц, 124 ц сахара с окупаемостью 1 кг NPK в 1 г.п. 141 кг, 2 г.п. – 190 кг сырой биомассы (ботва + клубни) с высокой рентабельностью производства, соответственно по годам – 436, 2287 и 1622 %, низкой себестоимостью клубней – 187, 42 и 70 руб./ц; уточненных коэффициентов водопотребления, использования питательных веществ из почвы и удобрений при многолетнем использовании плантаций.
Реализация результатов исследований. Результаты исследований используются в учебном процессе при преподавании курсов «Растениеводство» и «Кормопроизводство» в Тверской ГСХА, внедрены в ООО КФХ "Топинамбур" Осташковского района Тверской области на площади 30 га с экономическим эффектом 960 тыс. руб.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены на международных научно-практических конференциях, проходивших в ТГСХА в 2007-2008 годах, на XIV-XVI региональных Каргинских чтениях «Физика, химия и новые технологии» в 2007-2009 годах, Тверь, ТГУ, на Международном симпозиуме «Эколого-популяционный анализ полезных растений: интродукция, воспроизводство, использование», г. Сыктывкар, 2008 г.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 научных работ, в том числе одна в рецензируемом журнале «Кормопроизводство».
Представленная работа является составной частью плана научно-исследовательских работ Тверской ГСХА на 2006-2010 гг., тема 7, № гос. рег. 01.2.007 04617.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 210 страницах, содержит 66 таблиц, 31 рисунок, состоит из введения, 8 глав, выводов, рекомендаций производству, библиографического списка использованной литературы, который включает 233 наименования, в том числе 13 на иностранных языках, 27 приложений.
Основные положения, выносимые на защиту:
- особенности роста и развития растений топинамбура в посадках 1, 2, 3 года пользования при разных сроках и расчетных дозах органических и минеральных удобрений;
- влияние видов и доз удобрений на водный режим и коэффициенты водопотребления топинамбура в посадках 1, 2, 3 г.п.;
- особенности фотосинтетической деятельности и хода продукционного процесса в растениях сорта Скороспелка в посадках 1-3 г.п. при разных сроках, видах и дозах удобрений;
- продуктивность топинамбура и структура урожая в посадках разных лет пользования в зависимости от сроков внесения расчетных доз органических и минеральных удобрений;
- качество урожая и кормовая ценность ботвы и клубней топинамбура в посадках 1-3 года пользования при разных сроках, дозах внесения органических и минеральных удобрений;
- экономическая эффективность производства топинамбура при 3-х летнем использовании плантаций в зависимости от сроков внесения и доз удобрений.
Автор выражает глубокую благодарность своим научным руководителям: заслуженному деятелю науки РФ, доктору сельскохозяйственных наук, профессору Усановой Зое Ивановне и кандидату сельскохозяйственных наук, доценту Осербаеву Алишеру Курбанбаевичу за научно-методическую помощь при выполнении диссертационной работы, а также сотрудникам НИЧ и кафедры растениеводства за содействие в работе над диссертацией.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
2. Место, условия и методика проведения исследований
Исследования проводили в 2006, 2007 и 2008 годах в 3-х закладках полевых многофакторных опытов, на окультуренной дерново-среднеподзолистой остаточно карбонатной глееватой почве на морене, супесчаной по гранулометрическому составу, осушенной закрытым дренажом, на выводных полях севооборота кафедры растениеводства Тверской ГСХА. Глубина пахотного горизонта 20-22 см, содержание органического вещества (по Тюрину) 2,14 %, Р2О5 185-321 мг и К2О (по Кирсанову) 58-167 мг, N л.г. (по Корнфилду) 64-137 мг в 1 кг почвы, рНсол. 6,52-6,67.
Схема опытов включала 12 вариантов в каждой закладке. Фактор: А – сроки внесения удобрений: 1 - полная расчетная норма удобрения под посадки 1 года, на 2 и 3 год изучается последействие удобрений; 2 - по 1/3 от расчетной нормы в течение трех лет; фактор В - дозы внесения органических и минеральных удобрений на запланированные уровни урожаев в 1 год жизни: по 200, 300, 400 ц/га надземной массы и клубней.
Учетная площадь делянки 1-го порядка 122,4 м2, 2-го – 20,4 м2. Повторность – пятикратная. Объект исследований – лучший для Нечерноземья сорт клубневого направления Скороспелка (авторы Устименко Г.В., Усанова З.И.).
В опыте выполнили все запланированные наблюдения и определения по накоплению урожаев, фотосинтетической деятельности, структуре и качеству урожая, выносу и коэффициентам использования питательных веществ по существующим методикам (И.С. Шатилов, М.К. Каюмов, 1978; А.А. Ничипорович, 1956; М.К. Каюмов, 1989; З.И. Усанова, 2004; Б.А. Доспехов, 1985; ЦИНАО, 2002 и др.). Урожай учитывали осенью путем взвешивания надземной массы и клубней с учетной площади делянки. Урожайные данные обрабатывали методом дисперсионного анализа по Фишеру (Б.А. Доспехов, 1985). Экономическую эффективность рассчитывали на основе учета затрат по каждому варианту в соответствии с технологической картой. Содержание сырого протеина на абсолютно сухое вещество определяли по ГОСТу 13496, 4-93; сухого вещества по – ГОСТу 27548 – 97; азота – по Кьельдалю (ГОСТ 13496, 4-93 п.2), Р2О5– фотометрическим (ГОСТ 26657 – 97 п.4), К2О – пламенно-фотометрическим (ГОСТ 30504-97 п.4) методами; обменную энергию и переваримый протеин – по методике ЦИНАО, 2002.
В опытах соблюдали рекомендованную технологию возделывания. Предшественник – зерновые культуры. Осенью проводили дисковое лущение и отвальную вспашку, весной – перепашку зяби на 18-20 см, культивацию с боронованием. При закладке плантации посадку проводили в предварительно нарезанные гребни по схеме 70 х 30 см клубнями средней фракции (14-15 мая). Под посадки 2 и 3 года пользования весной проводили сплошную выкопку клубней, культивацию на глубину 10-12 см, внесение удобрений по схеме опыта, формирование гребней культиватором КОН-2,8 ПМ. Уход состоял из одной довсходовой и двух послевсходовых обработок междурядий. На 2 и 3 год при необходимости проводили прореживание. Использовали комплекс машин, применяемых для возделывания картофеля с междурядьями 70 см.
Органические удобрения вносили в виде подстилочного навоза КРС, минеральные – в виде аммиачной селитры, двойного суперфосфата, хлористого калия (электролит). Расчетные дозы минеральных удобрений, в среднем за 3 года, в посадках 1 г.п. составили, в расчете на урожайность: по 200 ц/га зеленой массы и клубней – N98P61K87,; по 300 ц/га – N219P207K208; по 400 ц/га – N339P352K329. В посадках 2 г.п., уменьшенные в 3 раза расчетные дозы минеральных удобрений, в среднем, составили: на урожаи в 200 ц/га – N25P10K16; в 300 ц/га – N65P58K56; в 400 ц/га – N105P107K97. В посадках 3 г.п. дозы удобрений составили соответственно N39P0K24; N79P48K65; N119P97K105. Дозы навоза на урожай по 300 ц/га зеленой массы и клубней – 60 т/га, на 400 ц/га – 90 т/га. Дозы навоза выравнивали с минеральными по содержанию фосфора и калия.
Учет урожая проводили осенью 1-9 октября.
Погодные условия в годы исследований были неодинаковые и отличались от среднемноголетних. За период от посадки до уборки сумма температур в 2006, 2007 и 2008 годах составила соответственно 2252, 2319 и 2067оС и была выше нормы на 210, 295 и 40,2оС, сумма осадков – 438, 312 и 455 мм или 138, 101 и 132% от среднемноголетней нормы. В 2007 г. отмечались засушливые периоды в мае, июне и сентябре, что отрицательно сказалось на накоплении урожаев, особенно надземной массы.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
3. Особенности роста и развития растений топинамбура
Прохождение фаз развития топинамбура и продолжительность межфазных периодов в большей степени зависит от хода среднесуточных температур и увлажнения почвы, от года жизни растений и в меньшей – от удобрения. Развитие растений в посадках 2 и 3 года пользования, когда создание агроценоза идет за счет сохранившихся в почве клубней, происходит более быстрыми темпами, чем в 1 год жизни (табл. 1).
Таблица 1 - Даты наступления фаз развития топинамбура в разные годы
| Фазы развития растений | Время вступления растений в фазу | |||||
| 1 г.п. | 2 г.п. | 3 г.п. | ||||
| 2006 | 2007 | 2008 | 2007 | 2008 | 2008 | |
| Посадка (нарезка гребней) | 15.05 | 14.05 | 14.05 | 18.05 х) | 08.05 х) | 08.05 х) |
| Всходы | 5.06 | 29.05 | 10.06 | 27.05 | 04.06 | 05.06 |
| Образование столонов | 11.07 | 10.07 | 01.08 | 25.06 | 20.07 | 20.07 |
| Образование клубней | 02.08 | 27.07 | 19.08 | 10.07 | 4.08 | 05.08 |
| Бутонизация | 07.08 | 30.07 | 23.08 | 23.07 | 11.08 | 11.08 |
| Цветение | 01.09 | 1.09 | 10.09 | 25.08 | 26.08 | 25.08 |
| Уборка | 5.10 | 1.10 | 09.10 | 3.10 | 09.10 | 09.10 |
х) нарезка гребней
В сопоставимых условиях (одного и того же года) у растений 2-3 года жизни образование столонов начинается на 6-10 дней, клубней – на 15-17 дней, цветение на 6-16 дней раньше, чем у растений 1 года жизни, а продолжительность периода «цветение-уборка» увеличивается на 9-14 дней, что способствует накоплению более высокого урожая клубней.
Повышенное увлажнение в сочетании с умеренными температурами (2008 г.) замедляет образование столонов на 10-16, цветение на 8-14 дней. Для образования столонов и клубней в посадках 1 г.п. более благоприятна среднесуточная температура воздуха 18,5-18,8оС, в сочетании с повышенным увлажнением, в посадках 2 и 3 г.п. – 16,6-17,6оС.
Рост растений в высоту, побегообразование и облиственность главного побега в значительной мере зависят от сроков, видов и доз удобрений, действие которых проявляется неодинаково в разные годы жизни. Высота растений в 1 год жизни в большей мере увеличивается от внесения полных расчетных доз органических и минеральных удобрений, во 2-ой – от последействия полных доз органических и действия 1/3 доз минеральных, в 3-ий – от ежегодного внесения органических и минеральных удобрений по 1/3 от расчетных доз. Наибольшей высоты в 1 г.п. были растения при внесении NPK в расчете на урожай 400 ц/га (199 см), во 2 г.п. – при действии 1/3 этой дозы (180 см), в 3-ий – 1/3 дозы NPK в расчете на урожай 200 ц/га (227 см).
Наибольшее количество листьев на главном стебле в 1 и 3-ий годы жизни образуется при внесении 1/3 доз удобрений ежегодно, на 2-ой год – при последействии полных доз, а большее количество побегов – от действия и последействия полных доз органических и минеральных удобрений.
В сопоставимых условиях (2008 г.) в 1 год жизни в удобренных посадках образуется 39-45 листьев на главном стебле, во 2-ой – 36 - 42, в 3-ий – 39-47 шт.; побегов соответственно – 1,9-2,7, 2,4-2,8 и 2,7-2,9 шт.
В посадках 2 и 3 года пользования максимум суточных приростов высоты сдвигается на 10 дней, а во влажные прохладные – на 20 дней раньше, чем в посадках 1 г.п.
4. Влагообеспеченность и водопотребление топинамбура
в посадках 1, 2 и 3 года пользования
Нами выявлено, что внесение всех видов удобрений улучшает водный режим в посадках топинамбура 1-3 года пользования. Органические удобрения оказывают большее положительное влияние на этот показатель, чем минеральные, как в год их внесения, так и при последействии во 2 и 3 г.п. Сорт Скороспелка является засухоустойчивым и способен формировать общий урожай биомассы на уровне 400 ц/га в 1 и 2 г.п. при колебании влажности почвы от 20 до 45% от ППВ.
Коэффициенты водопотребления топинамбура сорта Скороспелка – биологические (Кв биол.) и товарные (Кв тов.) уменьшаются при внесении удобрений в 1 г.п., в среднем, в 1,32-1,38 раза, во 2-ой – в 1,32-1,74, в 3-ий – в 1,31-1,43 раза (табл. 2).
Таблица 2 – Биологические (над чертой) и товарные (под чертой)
коэффициенты водопотребления топинамбура, мм/га/ц
| Норма удобрения | Расчетная доза – на урожай, ц/га | 1 год пользования | 2 год пользования | 3 г.п. | |||||
| 2006 г. | 2007 г. | 2008 г. | в среднем за 3 года | 2007 г. | 2008 г. | в среднем за 2 года | 2008 г. | ||
| 1 раз в 3 года | К | 510 236 | 572 212 | 1129 577 | 737 342 | 559 258 | 1409 712 | 984 485 | 1283 722 |
| О-300 | 412 171 | 578 201 | 1010 515 | 666 296 | 642 243 | 1266 588 | 954 415 | 1191 623 | |
| О-400 | 292 139 | 637 235 | 875 432 | 601 269 | 585 221 | 1140 471 | 863 346 | 1085 567 | |
| М-200 | 423 160 | 581 189 | 741 432 | 582 261 | 514 205 | 1344 704 | 929 454 | 1154 543 | |
| М-300 | 349 160 | 498 165 | 816 458 | 555 261 | 551 220 | 1222 641 | 886 430 | 1263 611 | |
| М-400 | 367 155 | 505 176 | 850 420 | 574 251 | 431 199 | 1055 485 | 743 342 | 980 492 | |
| В среднем | 392 165 | 562 194 | 903 465 | 619 275 | 547 222 | 1240 582 | 893 412 | 1159 583 | |
| 1/3 от нормы ежегодно | К | 487 238 | 576 220 | 1236 657 | 766 372 | 638 258 | 1517 704 | 1077 481 | 1028 500 |
| О-300 | 382 174 | 546 220 | 1097 562 | 675 319 | 457 192 | 1389 641 | 923 416 | 911 457 | |
| О-400 | 390 160 | 479 205 | 922 498 | 597 288 | 535 204 | 1297 667 | 916 436 | 1148 594 | |
| М-200 | 380 148 | 500 205 | 887 562 | 589 305 | 423 161 | 1152 504 | 788 333 | 967 534 | |
| М-300 | 412 159 | 480 204 | 843 502 | 578 288 | 520 205 | 882 348 | 701 276 | 720 342 | |
| М-400 | 449 169 | 436 162 | 781 506 | 555 279 | 490 208 | 863 471 | 676 339 | 727 405 | |
| В среднем | 417 170 | 503 201 | 961 542 | 627 304 | 511 201 | 1183 525 | 847 380 | 917 457 | |
Примечание: здесь и в других таблицах: К – контроль, без удобрения; О-300, 400 - органические удобрения (навоз) на урожай в 300 и 400 ц/га; М-200, 300, 400 – минеральные удобрения на урожай 200, 300, 400 ц/га.
Наименьшим расходом воды на создание единицы сухой фитомассы и клубней отличаются посадки во влажные теплые годы (2006), когда Кв биол., в среднем, составляет 392 - 417, Кв тов. – 165-170 мм/га/ц, в засушливые годы (2007) они увеличиваются в 1,18 и 1,21 раза, во влажные холодные (2008) – в 2,3 и 3,2 раза.
Посадки 2 и 3 г.п. более экономно, чем 1 г.п., расходуют влагу на создание единицы урожая клубней при внесении 1/3 удобрений от расчетных доз. По Кв биол. такой закономерности не выявлено.
5. Фотосинтетическая деятельность растений
в разных агроценозах топинамбура
Формирование площади листьев агроценоза топинамбура в большей степени зависит от тепло- и влагообеспеченности растений и удобрения, чем от года пользования посадок и расчетных доз. Во влажные теплые годы (2006) в удобренных посадках максимальная площадь листьев достигает 92,2 тыс.м2/га, в сухие жаркие (2007) – 73,2, во влажные холодные – 85,4 тыс.м2/га, а в среднем по опыту соответственно 75,2; 47,2 и 52,5 тыс.м2/га. Удобрения увеличивают площадь листьев агроценоза в 1 г.п. в 1,4-1,6 раза (табл. 3), во 2 г.п. в 1,2-1,6; в 3 г.п. в 1,3-1,5 раза. Площадь листьев в период максимума наибольших размеров достигает в 1-ый год при внесении полной расчетной дозы NРК на урожай 400 ц/га (72,2 тыс.м2/га), во 2-ой год, в среднем за 2 года, при последействии расчетной дозы NРК на урожай 300 ц/га (64,7), в 3-ий год (2008) – при после последействии высоких доз органических и минеральных удобрений в расчете на 400 ц/га (49,1 и 49,4), а также при действии 1/3 дозы навоза при ежегодном внесении (49,8 тыс.м2/га).
Таблица 3 - Влияние удобрений на показатели фотосинтетической деятельности топинамбура в посадках 1 г.п., среднее за 3 года
| Норма удобрения | Расчетная доза – на урожай, ц/га | Площадь листьев, тыс. м2/ га | ЛФП, млн. м2 х сутки/га | Урожай сухой фитомассы, ц/га | ЧПФ, г/ м2 х сутки | К хоз | |
| максимальная | средняя | ||||||
| Полная (1 раз на 3 года) | К | 46,0 | 24,4 | 3,00 | 92 | 3,20 | 0,51 |
| О-300 | 64,3 | 31,7 | 3,90 | 103 | 2,80 | 0,53 | |
| О-400 | 62,5 | 30,5 | 3,74 | 124 | 3,21 | 0,51 | |
| М-200 | 51,4 | 27,3 | 3,35 | 109 | 3,41 | 0,50 | |
| М-300 | 61,3 | 30,1 | 3,69 | 122 | 3,04 | 0,50 | |
| М-400 | 72,7 | 33,3 | 4,09 | 118 | 2,84 | 0,52 | |
| В среднем | 59,7 | 29,6 | 3,63 | 111 | 3,08 | 0,51 | |
| 1/3 от полной (ежегодно) | К | 45,7 | 22,9 | 2,81 | 92 | 3,15 | 0,53 |
| О-300 | 49,8 | 27,7 | 3,40 | 108 | 3,20 | 0,49 | |
| О-400 | 54,8 | 29,3 | 3,60 | 115 | 3,44 | 0,49 | |
| М-200 | 62,1 | 30,9 | 3,79 | 115 | 3,20 | 0,49 | |
| М-300 | 65,6 | 32,9 | 4,04 | 114 | 2,73 | 0,47 | |
| М-400 | 62,9 | 33,7 | 4,13 | 116 | 3,20 | 0,48 | |
| В среднем | 56,8 | 29,6 | 3,63 | 110 | 3,16 | 0,48 | |
Средняя за вегетацию площадь листьев, практически, изменяется в той же закономерности, как и максимальная. Нами изучены графики роста площади листьев в разные годы и сроки пользования в зависимости от удобрения. Во влажном теплом 2006 году наибольший урожай надземной массы (339 ц/га) и клубней (449 ц/га) был сформирован при таком графике роста площади листьев, когда на 20 день она достигла 40 тыс.м2/га, на 40-ой – 70, на 60-ый – максимума – 82, на уровне 60 тыс.м2/га она удерживалась более 50 дней, к уборке снизилась до 46 тыс.м2/га.
Листовой фотосинтетический потенциал (ЛФП) агроценоза наибольшей величины достигает в теплые влажные годы (5,2-5,9 млн.м2 х сут./га) с максимумом (7,04) при внесении 1/3 расчетной дозы NРК на урожай 400 ц/га. Удобрения увеличивают ЛФП. В посадках 2 г.п. в сухие годы ЛФП больше (2,87), чем в 1 г.п. (2,43), во влажные – меньше (2,19 и 2,89). На 3 г.п. (2008) ЛФП (2,30) сохраняется на уровне 2 г.п. (2,19 млн.м2хсут./га). Динамика формирования ЛФП в 1 г.п. представлена на рисунке.
 |  |
Рис. Формирование ЛФП в течение вегетации в посадках 1 г.п. при внесении полных расчетных доз (А) и 1/3 от расчетных доз (Б).
Накопление урожая сухой фитомассы (Ус.ф.) и влияние видов расчетных доз удобрений зависит от агрометеорологических условий года. В 1 г.п. в благоприятные годы (2006) наибольший урожай (213 ц/га) формируется при внесении 90 т/га навоза, в сухие жаркие (2007) – 1/3 расчетной нормы NРК на урожай 400 ц/га (130 ц/га), в холодные влажные (2008) – полной нормы NРК на 400 ц/га (79 ц/га). На 2 г.п. в сопоставимых условиях в сухой год Ус.ф. сохраняется на уровне 1 г.п., во влажный и холодный – уменьшается на 13-18 ц/га, на 3 г.п. – остается на уровне 2 г.п. У сорта Скороспелка Ус.ф. при уборке формируется в благоприятные годы на 56-58 %, в сухие на 59-63%, в холодные влажные на 35- 39% за счет клубней.
Чистая продуктивность фотосинтеза (ЧПФ) изменяется в течение вегетации. В 1 г.п. в благоприятные годы (2006) максимум ЧПФ приходится на период 40-20 дней до уборки, при дефиците влаги сдвигается на более ранние сроки – 20 дней с начала роста клубней, в холодные влажные годы – еще более ранние – 20-40 дней от всходов; во 2 г.п. периоды максимума совпадают с 1 г.п., в 3 г.п. – передвигаются на 20 дней позднее, чем во 2 г.п.
Средняя за вегетацию ЧПФ изменяется по вариантам опыта в менее значительных пределах, чем в течение вегетации. Более высоких показателей она достигает в сухие годы в вариантах с внесением расчетных доз NPK на 400 ц/га (4,34 г/ м2 х сутки) и 1/3 от нее (4,99), что объясняется малыми различиями в накоплении сухой фитомассы и величинами ЛФП.
Растения в посадках 2 и 3 г.п. отличаются более высокой, чем в 1 г.п., ЧПФ, что объясняется накоплением в сухие годы более высокого Ус.ф., во влажные – уменьшением ЛФП.
Коэффициент хозяйственной эффективности фотосинтеза (Кхоз) у сорта Скороспелка увеличивается в теплые сухие годы (0,62) и уменьшается во влажные холодные (0,36), в первом случае в большей мере при внесении полных расчетных доз NPK, во – втором – органических удобрений. В холодные влажные годы (2008) на 2 и 3 г.п. Кхоз больше, чем в 1 г.п. В 1 г.п. более высоких значений, в среднем за 3 г. Кхоз достигает при внесении 60 т/га навоза и в контроле (0,53).
Нами изучена динамика накопления урожая зеленой массы и клубней в течение вегетации в посадках 1, 2 и 3 г.п. Основные положения по данному вопросу отражены в выводе 10.
6. Урожайность, структура и качество урожая топинамбура
в 1-3 годы пользования посадок
Урожайность топинамбура в большей степени зависит от погодных условий, затем от видов и доз удобрений и в меньшей – от срока пользования посадок (табл. 4). Так, урожай зеленой массы в благоприятном 2006 году в целом по опыту (280 ц/га) был выше, чем в сухом 2007 (116) в 2,41 раза, а урожай клубней (385 ц/га) по сравнению с холодным сырым 2008 годом (126) – в 3,06 раза. От удобрений, в среднем за 3 года, урожай ботвы увеличился (до максимума) в 1,5, клубней в 1,4 раза.
В сопоставимые годы (2007, 2008) урожай ботвы в 1 г.п. (145 ц/га) был лишь на 18 ц/га больше, чем во 2-ой (127), а клубней в 1 г.п. (205 ц/га) на 13 ц/га больше, чем во 2 г.п. (192), что находится в пределах ошибки опыта. В 3 г.п. урожай ботвы и клубней был больше, чем во 2 г.п. По сравнению с 1 г.п. клубней в 3 г.п. получено на 18 ц/га больше, а зеленой массы на 36 ц/га меньше.
Выявлена слабая реакция топинамбура на изменение доз вносимых удобрений. Уменьшение расчетных доз удобрений в 3 раза в 1 г.п. не сопровождается снижением урожайности как в 1, так во 2 и 3 г.п. Так, в 1 г.п. наибольшие прибавки урожая ботвы от удобрений - 72 ц/га (49%) получены в варианте с внесением NPK на 300 ц/га и 1/3 NPK на 400 ц/га - 76 ц/га (52 %), клубней – в тех же вариантах 77 и 76 ц/га (36,3 и 37,2 %).
Навоз обеспечивает получение более высоких прибавок урожая ботвы (на 11-16 %) и меньших прибавок урожая клубней (на 5-12 %), чем минеральные удобрения.
По сумме за 1, 2, 3 г.п. наибольшие и практически равные урожаи сырой биомассы (1424-1452ц/га) при прибавках к контролю 33,9-40,8% получены при действии и последействии 90 т/га навоза и действии ежегодного внесения 1/3 доз минеральных удобрений на урожай 200-400 ц/га. Близкие к запрограммированным уровням урожаи формируются в один год (2006) из трех.
Таблица 4 – Влияние удобрений и сроков пользования посадок на урожайность топинамбура, ц/га (над чертой – зеленая масса, под чертой - клубни)
| Норма удобрения (А) | Расчетная доза – на урожай, ц/га (В) | 1 год пользования | 2 год пользования | 3 г.п. | ||||||||
| 2006 | 2007 | 2008 | в среднем | +, ц/га | 2007 | 2008 | в среднем | +, ц/га | 2008 | +, ц/га | ||
| Полная (1 раз на 3 года) | К | 192 264 | 116 266 | 132 107 | 147 212 | 0 0 | 141 219 | 100 90 | 121 155 | 0 0 | 107 88 | 0 0 |
| О-300 | 264 364 | 113 281 | 139 120 | 172 255 | 25 73 | 122 233 | 106 109 | 114 171 | -7 17 | 115 102 | 8 14 | |
| О-400 | 339 449 | 116 240 | 154 143 | 203 277 | 56 65 | 144 256 | 107 136 | 126 196 | 5 42 | 124 112 | 17 24 | |
| М-200 | 259 388 | 105 298 | 231 143 | 198 276 | 51 64 | 144 276 | 104 91 | 124 184 | 4 29 | 103 117 | -4 29 | |
| М-300 | 347 389 | 97 343 | 214 135 | 219 289 | 72 77 | 143 257 | 109 100 | 126 179 | 6 24 | 98 104 | -9 16 | |
| М-400 | 300 401 | 119 320 | 171 147 | 197 289 | 50 77 | 168 284 | 122 132 | 145 208 | 25 54 | 103 129 | -4 41 | |
| В среднем | 284 376 | 111 291 | 174 133 | 190 267 | 51 65 | 144 254 | 108 110 | 126 182 | 6 28 | 108 109 | 1 21 | |
| 1/3 от полной (ежегодно) | К | 209 261 | 106 256 | 122 94 | 146 204 | 0 0 | 141 219 | 88 91 | 115 155 | 0 0 | 110 127 | 0 0 |
| О-300 | 274 357 | 108 257 | 138 110 | 173 242 | 27 38 | 156 294 | 92 100 | 124 197 | 10 42 | 145 139 | 35 12 | |
| О-400 | 269 389 | 142 275 | 173 124 | 195 263 | 49 59 | 144 277 | 105 96 | 125 187 | 10 32 | 104 107 | -6 -20 | |
| М-200 | 282 421 | 115 275 | 191 110 | 196 269 | 50 65 | 145 350 | 111 127 | 128 239 | 14 84 | 135 119 | 25 -8 | |
| М-300 | 289 391 | 126 277 | 204 123 | 206 264 | 60 60 | 138 276 | 137 184 | 138 230 | 23 75 | 149 186 | 39 59 | |
| М-400 | 329 369 | 129 348 | 209 122 | 222 280 | 76 76 | 130 272 | 149 136 | 140 204 | 25 49 | 180 157 | 70 30 | |
| В среднем | 275 394 | 121 300 | 173 118 | 190 271 | 52 67 | 142 281 | 114 122 | 128 202 | 14 47 | 137 139 | 27 12 | |
| НСР 05 по А | 23,68 24,64 | 5,85 12,17 | 7,62 6,17 | 6,86 10,99 | 4,52 3,56 | 5,49 5,73 | ||||||
| НСР 05 по В | 41,02 42,67 | 10,14 21,08 | 13,2 10,69 | 11,87 19,04 | 7,84 6,16 | 9,52 9,93 | ||||||
Структура урожая подтверждает полученные результаты по урожайности. Наибольшая масса клубней с 1 растения, более крупные клубни формируются в благоприятные по тепло- и влагообеспеченности годы (2006), а наибольшее количество клубней на растении – в сухие (2007).
В благоприятные и сухие годы, при внесении полных норм удобрений, число клубней на растении увеличивается при внесении навоза, а в холодные влажные - минеральных удобрений. Уменьшение расчетных доз удобрений в 3 раза снижает число клубней на растении (на 1-2 шт.), но увеличивает их крупность. Наибольшим выходом крупных клубней (по массе) отличаются варианты с внесением навоза. На 2 и 3 г.п. образуется такое же количество клубней на растении, как и в 1 г.п., но в сухие годы уменьшается их масса.
Корреляционный и регрессионный анализы выявили сильные прямые связи конечной продуктивности агроценозов топинамбура с показателями габитуса растений, фотосинтетической деятельности и структуры урожая. Получены надежные уравнения регрессии, которые можно использовать для прогноза и при программировании. Так, уравнение регрессии зависимости урожая ботвы (Уб) от высоты растений (Х1) имеет вид: Уб = 2,16Х1-221,70, при r = 0,92, d = 84,6 %, t 05 = 2,01, t факт = 13,99, F = 4,08, F факт = 195,68. По высоте растений в начале цветения можно спрогнозировать урожайность ботвы.
Урожай клубней находится в тесной связи с числом клубней (Х8) на растении. Уравнение: Ук=21,83Х8-29,99, при r=0,80, d=64%, t05=2,01, tфакт=7,71, F05=4,08, Fфакт=59,49.
Суммарный урожай ботвы и клубней (Усум) находится в наибольшей зависимости от ЛФП (Х5). Уравнение: Усум= 8,81Х5+122,70, при r =0,84, d= 70,6%, t05 = 2,01, t факт =9,09, F05= 4,08, Fфакт = 82,55.
В холодные сырые годы увеличивается связь урожая клубней в 1 г.п. с ЛФП (r = 0,82), во 2 г.п. с К хоз (r = 0,84). Во 2 г.п. в сухие годы повышается зависимость У сух. фит., клубней, ботвы с ЧПФ (r = 0,67-0,69).
Качество и кормовая ценность урожая зависят от содержания многих питательных веществ, в том числе сахаров, сырого и переваримого протеина, сухого вещества, обменной энергии, макро и микроэлементов.
Нами выявлено существенное влияние на эти показатели условий года, удобрений и срока пользования посадок. Внесение удобрений улучшает качество урожая и качество корма из ботвы и клубней топинамбура.
Облиственность растений от удобрений в большей мере увеличивается в холодные влажные годы: в 1г.п. с 30,0-35,2% в контроле до 41-44% при внесении 90 т/га навоза и 1/3 NPK на урожай 300 ц/га; во 2 г.п. с 32-40,0 в К до 36,0-48,0 в варианте М-400 и 1/3 М-400; в 3 г.п. с 33,0 - 44,0 в К до 51 и 50,0 % в вар. М-300 и 1/3 М-300.
Содержание сухого вещества в ботве и клубнях (СВ) в меньшей мере зависит от видов, доз, сроков внесения удобрений и пользования посадок. Наибольшее количество СВ содержится в посадках 2 г.п. в вар. 1/3 М-300, соответственно 32,2 и 25,2%. В среднем по опыту в разные годы содержание СВ в ботве колебалось от 25,0 до 36,0%, в клубнях от 19,4 до 25,0%.
Содержание сахаров (РСВ) в клубнях, как правило, увеличивается при внесение удобрений. Наибольшее количество РСВ в клубнях содержалось при внесении 1/3 дозы NPK на урожай 300 ц/га: в 1 г.п. – 18,3; во 2 г.п. – 19,02; в 3 г.п. – 21,9%. В среднем и в сопоставимые годы количество РСВ возрастает с увеличением срока пользования с 1 г.п. (17,20-17,52) до 2 г. (20,18-20,20) и 3 г. (20,77-21,3 %). Наибольший выход сахара в 1 г.п. обеспечило внесение NPK в расчете на урожай 400 ц/га (40,38 ц/га), во 2 -ой и 3 -ий – NPK на 300 ц/га (42,36 и 40,73 ц/га), прибавки к контролю составили соответственно 35,7; 60,7 и 67,1 %.
Содержание сырого протеина (СП) в зеленой массе и клубнях увеличивается при внесении удобрений. В большей мере оно возрастает в клубнях в 1 г.п. при внесении самой высокой дозы NPK (13,88), во 2 и 3 г.п. – 1/3 этой дозы (9,90 и 10,5 %); в ботве во все годы пользования – 1/3 NPK на урожай 400 ц/га (1 г – 7,05; 2г. – 6,5; 3г. – 6,38% в СВ). Максимальный выход СП с гектара обеспечивает: в 1 г.п. внесение полной дозы NPK на 400 ц/га (9,03 ц), во 2 и 3 г.п. – 1/3 этой дозы (7,65 и 7,2 ц). Клубни в этих вариантах отличаются более высоким содержанием переваримого протеина, соответственно 9,71; 6,93 и 7,35%.
Количество обменной энергии (ОЭ) близкое к нормативным показателям для КРС (12,3 МДж/кг) накапливается в клубнях в посадках 1 г.п. при внесении полной дозы NPK на 400 ц/га (12,9 МД/кг), 2 и 3 г.п. – 1/3 этой дозы (12,1 и 12,3 МДж/кг). Максимум ОЭ в клубнях накопилось в этих вариантах в 2008 г. (13,2 МДж/кг).
Сбор кормовые единиц с гектара (КЕ) с урожаем ботвы и клубней возрастает при внесении удобрений (до максимума): в 1 г.п. (2006-2008 гг.) – с 83,9 (К) до 118,4 ц (М-300) и 81,5 (К) до 116,6 ц (1/3М-400); во 2 г.п. (2007-2008гг.) – с 63,9 (К) до 82,5 (М-400) и с 62,8 (К) до 86,5 ц (1/3 М-300); в 3 г.п. (2008) – с 44,5 (К) до 54,0 ц (после последействие О-400). Максимальный сбор КЕ с гектара получен в 2006 г (183,4 ц) при внесении 90 т/га навоза (вар. О-400).
Фосфор является важным элементом, улучшающим качество корма. Большее количество P2O5 в СВ зеленой массы накапливается: в 1 г.п. в вариантах с внесением навоза 30 (0,49 %) и 90 т/га (0,48), в клубнях – полной дозы NPK (0,87%) и 30 т/га навоза (0,84%); во 2 г.п. – в зеленой массе при последействии 90 т/га навоза (0,42) и действия 30 т/га навоза (0,44%), в клубнях – при последействии полной нормы NPK (0,81%); в 3 г.п. – в зеленой массе в варианте с последействием 90 т/га навоза (0,67) и действии 1/3 NPK (0,65%), в клубнях – при действии 1/3 NPK на 400 ц/га (0,98%).
Топинамбур содержит большое количество калия в ботве и клубнях. Наибольшее количество K2O в 1 г.п. накапливается в зеленой массе и клубнях при внесении 90 т/га навоза (2,47 и 3,09%); во 2 г.п. в зеленой массе при последействии 90 т/га навоза (2,28%), в клубнях при ежегодном внесении 30 т/га навоза (2,99%); в 3 г.п. в зеленой массе при последействии 90 т/га навоза (2,39%), в клубнях – в неудобренных посадках (3,29%).
7. Потребление элементов минерального питания
Содержание элементов минерального питания в ботве и клубнях зависит от погодных условий, видов и доз удобрений, а также сроков пользования посадок. Количество N, P2O5, K2O в ботве и клубнях увеличивается во влажные годы. В клубнях азота, фосфора и калия содержится в 1г.п. в 1,5-1,9-1,63 раза; во 2 г.п. в 1,4-1,8-1,5 раза больше, чем в ботве.
В посадках 1 г.п. внесение полных норм минеральных удобрений способствует увеличению N-P-K в клубнях в 2,3-1,2-1,05 раза. При удобрении навозом в полной норме (90 т/га) происходит увеличение в 1,2 раза азота в клубнях и небольшие (на 0,03 и 0,2 %) снижения калия по сравнению с 1/3 нормы (30 т/га).
Во 2 г.п. наличие азота и фосфора в ботве и клубнях, в сравнении с 1 г.п. уменьшается на 0,3-0,13 и 0,05-0,01 %, а калия в клубнях уменьшается на 0,11%, в ботве увеличивается на 0,09%.
На 3 г.п. содержание азота в ботве и клубнях снижается, а фосфора и калия увеличивается по отношению ко 2 г.п.
Вынос с урожаем питательных веществ увеличивается по сравнению с контролем (до макс. значения): N – в 2,3 (1 г.п.) – 2,2 (2 г.п.) – 3,0 (3 г.п.), фосфора соответственно в 1,5-1,3-2,34 раза, калия – в 1,33-1,62-1,96 раза (табл. 5). В среднем, с увеличением срока пользования вынос элементов питания с гектара уменьшается.
Более экономным расходом азота и фосфора на создание единицы урожая в 1 г.п. отличаются растения в контроле (4,1 и 2,5 кг/т), калия в варианте 1/3 М-400 (9,2 кг/т); во 2 г.п. меньший расход N-P-K отмечен в варианте с последействием 90 т/га навоза (3,0-2,1-9,9 кг/т); в 3 г.п. – азота при после последействии 90 т/га навоза (3,3 кг/т), фосфора – при ежегодном внесении 30 т/га навоза (3,2 кг), калия – при после последействии высокой дозы NPK (12,8 кг/т).
Наиболее близкий к расчетному вынос N-P-K (7,2-2,9-9,7) в 1 г.п. получен в вар. с внесением NPK на 400 ц/га – 6,8-2,8-10,2. Растения в посадках 2 г.п. отличаются меньшим потреблением N-P-K на единицу урожая, что объясняется снижением содержания питательных веществ в органах растений, а также повышением урожайности в отдельных вариантах.
Коэффициенты использования (Ки) питательных веществ из почвы в 1 г.п. выше, чем во 2 и 3 г.п. Топинамбур отличается повышенным Ки K2O из почвы; в 1 г.п. он равен 60,6 %. В 1 и 2 г.п. Ки P2O5 и K2O близки к рекомендуемым для супесчаных дерново-подзолистых почв.
Таблица 5 – Вынос и коэффициенты использования NPK из почвы и удобрений
| Год пользования ххх) | Вариант | Вынос, кг/га | Вынос на 1 т клубней и соответствующего количество ботвы, кг | Коэффициенты использования из почвых) и удобрений, % | ||||||
| N | P2O5 | K2O | N | P2O5 | K2O | N | P2O5 | K2O | ||
| 1г.п. | К | 62,0 | 39,1 | 182,5 | 4,1 | 2,5 | 10,6 | 23,4х) | 5,9 х) | 60,6 х) |
| О-400 | 83,4 | 50,4 | 221,2 | 4,8 | 2,9 | 12,1 | 7,1 | 13,1 | 16,5 | |
| М-400 | 114,4 | 54,4 | 207,2 | 6,8 | 2,8 | 10,2 | 26,8 | 4,5 | 9,3 | |
| 1/3О-400 | 94,5 | 56,8 | 242,5 | 5,5 | 3,4 | 12,9 | 32,4 | 56,4 | 62,4 | |
| 1/3М-400 | 111,2 | 59,3 | 208,2 | 5,8 | 3,1 | 9,2 | 47,8 | 16,5 | 33,2 | |
| В среднем | 99,1 | 52,0 | 212,3 | 5,4 | 2,9 | 11,0 | 28,5 | 22,6 | 30,4 | |
| 2г.п. | К | 54,4 | 40,4 | 145,8 | 3,8 | 2,7 | 10,1 | 20,1 х) | 5,4 х) | 29,2 х) |
| О-400 | 57,6 | 38,4 | 189,4 | 3,0 | 2,1 | 9,9 | 1,15 | 9,1 | 19,2 | |
| М-400 | 84,2 | 52,1 | 235,8 | 4,2 | 2,6 | 11,2 | 13,1 | 3,9 | 33,8 | |
| 1/3О-400 | 66,1 | 43,8 | 201,0 | 3,8 | 2,7 | 11,8 | 11,8 | 12,4 | 51,8 | |
| 1/3М-400 | 122,2 | 54,0 | 215,6 | 6,5 | 2,9 | 11,0 | 65,3 | 11,8 | 72,1 | |
| В среднем | 76,9 | 45,7 | 197,2 | 4,3 | 2,6 | 10,8 | 22,8 | 9,3 | 44,2 | |
| 3г.п. | К | 37,7 | 29,1 | 118,3 | 4,3 | 3,3 | 13,5 | 15,8 х) | 2,8 х) | 43,0 х) |
| О-400 | 37,1 | 42,0 | 151,7 | 3,3 | 3,8 | 13,5 | 0,2 | 10,2 | 10,4 | |
| М-400 | 55,1 | 50,0 | 165,7 | 4,3 | 3,9 | 12,8 | 9,3 | 7,7 | 33,4 | |
| 1/3О-400 | 45,9 | 33,7 | 144,1 | 4,3 | 3,2 | 13,5 | 8,0 | 16,6 | 33,1 | |
| 1/3М-400 | 115,2 | 69,8 | 233,2 | 7,3 | 4,4 | 14,9 | 64,9 | 42,0 | 98,6 | |
| В среднем | 58,2 | 44,9 | 162,7 | 4,7 | 3,7 | 13,6 | 20,6 | 19,1 | 54,6 | |
Примечание: х) Ки из почвы
хх) 1 и 2 г.п. – в среднем за 2007-2008 гг., 3 г.п. – 2008 г.
ххх) на 2 и 3 г.п. вар. О - 400, М - 400 – последействие полных расчетных норм удобрений, внесенных в 2006 г.
Ки из удобрений при внесении полных норм значительно ниже рекомендуемых. Особенно плохо использовались питательные вещества из навоза, как при действии полных норм, так и при их последействии. Снижение полных доз органических и минеральных удобрений в 3 раза существенно повышает Ки NPK.
Ближе к рекомендуемым коэффициенты использования N, P2O5, K2O получены при внесении 1/3 расчетной нормы минеральных удобрений во 2 г.п. – 65-12-72%.
8. Экономическая эффективность производства топинамбура
в 1, 2, 3 годы использования плантации
Выявлена высокая экономическая эффективность производства топинамбура при возделывании его 2 и 3 года на одном месте. Средняя цена реализации клубней за 2006-2008 гг. составила 10 руб./кг. В стоимости урожая мы не учитывали доходы от ботвы, все производственные затраты отнесены на урожай клубней. Удобрения повышают все показатели экономической эффективности, несмотря на рост производственных затрат. В 1 г.п. наибольший условно чистый доход (УЧД) с гектара обеспечило внесение NPK на урожай 300 ц/га (227,2 тыс. руб.) и 1/3 NPK на 400 ц/га (224,2 тыс. руб.), более высокий уровень рентабельности (441,7 %) и наименьшую себестоимость клубней 184,61 руб./ ц – 1/3 органических удобрений на 400 ц/га. На 2 г.п., в сопоставимые годы, производственные затраты снижаются при последействии удобрений в 7,4, действий 1/3 норм в 3,9 раза, УЧД возрастает соответственно на 13,4 и 28,9 %, рентабельность производства в 8,4 и 5,4 раза. На 3 г.п., в сопоставимый 2008 год, при ежегодном внесении 1/3 норм удобрений УЧД возрастает на 94,1 %, уровень рентабельности производства в 9,9 раза, себестоимость клубней снижается в 5,4 раза, а производственные затраты – в 4,6 раза по сравнению с 1 г.п.. На 2 г.п. и 3 г.п. более выгодным является последействие удобрений, чем действие 1/3 их норм при ежегодном внесении.
УЧД на 2 г.п. более высоким был при внесении 1/3 NPK на урожай 200 ц/га (228,5 тыс. руб./ га), на 3 г.п. – 1/3 NPK на урожай 300 ц/га (211,08 тыс. руб./ га); уровень рентабельности на 2 г.п. – при последействии 90 т/га навоза (2315%), на 3 г.п. – при последействии NPK на урожай 400 ц/га (2135%). Себестоимость клубней в лучших вариантах снизилась с 214 руб./ц в 1 г.п. до 42 руб./ц во 2 г.п.
Основные выводы
- В условиях Верхневолжья топинамбур сорта Скороспелка является экономически выгодной культурой, обеспечивающей получение с гектара без удобрений свыше 35,0 т/га биомассы. При внесении умеренных их доз (90 кг NPK) накапливает в сумме за 3 года пользования 145,2 т/га биомассы (36,9 т/га корм. ед.), в том числе 89,0 т/га клубней, и обеспечивает получение в среднем за год свыше 250 тыс. руб./ га условно чистого дохода с уровнем рентабельности производства свыше 1700%.
- Развитие растений топинамбура в большей степени зависит от тепло- и влагообеспеченности растений, года жизни, чем от доз внесения удобрений. Повышенное увлажнение в сочетании с умеренными температурами замедляет образование столонов на 10-16, цветение на 8-14 дней. У растений 2-3 года жизни образование столонов начинается на 6-10 дней, клубней – на 15-17 дней, цветение – на 6-16 дней раньше, чем у растений 1 года жизни, а продолжительность периода «цветение - уборка» увеличивается на 9-14 дней, что создает предпосылки для накопления более высокого урожая клубней.
- Действие расчетных доз удобрений на габитус растений проявляется неодинаково в разные годы жизни. Высота растений в 1-ый год жизни в большей мере увеличивается от внесения полных расчетных доз, во 2-ой год – от последействия полных доз органических и действия 1/3 доз минеральных, в 3-ий – от ежегодного удобрений по 1/3 от расчетных доз.
Наибольшее количество листьев на главном стебле в 1 и 3-ий годы жизни образуется при внесении 1/3 доз удобрений ежегодно, на 2-ой год – при последействии полных доз, а наибольшее количество побегов – от действия и последействия полных доз органических и минеральных удобрений.
- Внесение всех видов удобрений, как правило, улучшает водный режим растений в посадках топинамбура 1-3 года пользования. Топинамбур сорта Скороспелка способен формировать в условиях засушливых лет урожай биомассы на удобренных фонах на уровне 400 ц/га при колебании влажности почвы от 20 до 45 % от ППВ. Внесение навоза в дозах 60 и 90 т/га во все годы заметно улучшает водный режим в посадках топинамбура 1, 2, 3 года пользования.
- Наименьшим расходом воды на создание единицы урожая клубней и сухой фитомассы отличаются посадки топинамбура во влажные теплые годы, когда товарный коэффициент водопотребления (Кв тов.) в среднем составляет 165-170, а Кв биологический – 392-416 мм/га/ц.
Посадки 2 и 3 года более экономно, чем 1 г.п., расходуют воду на создание единицы товарной продукции при ежегодном внесении 1/3 нормы удобрений. Удобрение топинамбура снижает Кв тов. в 1 г.п. в 1,33-1,36 раза, во 2 г.п. в 1,42 - 1,74, в 3 г.п. в 1,46 – 1,47 раза. Наименьшие товарные Кв в посадках 1 г.п. (251 мм/га/ц) получены при внесении расчетной дозы NPK на урожай 400 ц/га, в посадках 2 г.п. (276) – 1/3 NPK на урожай в 300 ц/га.
- Максимальная площадь листьев топинамбура наибольших значений достигает в удобренных посадках во влажные теплые годы – 92,2 тыс.м2/ га, в сухие жаркие она снижается до 73,2, во влажные холодные – 85,4, тыс.м2/ га, при показателях в среднем по опыту соответственно 75,2; 47,2 и 52,5 тыс. м2/ га. Удобрения увеличивают площадь листьев агроценоза в 1 г.п. в 1,4 – 1,6, во 2 г.п. в 1,2 – 1,6, в 3 г.п. в 1,3-1,5 раза. Преимущество в посадках 1 г.п. имеет внесение полной расчетной дозы NPK на урожай в 400 ц/га, во 2 г.п. – последействие расчетной дозы NPK на урожай 300 ц/га.
- Топинамбур независимо от условий года формирует мощный листовой фотосинтетический потенциал (ЛФП), наибольшей величины он достигает в теплые влажные годы (в среднем 5,2 – 5,9 млн. м2 х сутки/га) с максимумом (7,07 млн. м2 х сутки/га) в варианте с внесением 1/3 расчетной дозы NPK на урожай 400 ц/га.
Увеличение мощности ЛФП не всегда сопровождается ростом общего урожая биомассы. Более высокие урожаи биомассы, в среднем за 3 года, в 1 год пользования (502-508 ц/га) он накапливает при ЛФП в 3,7-4,1 млн. м2 х сутки/га, а во 2-ой год (366-368 ц/га) – в 2,6-2,7 млн. м2 х сутки/га.
- Наибольший урожай сухой фитомассы в нормальные по тепло- и влагообеспеченности годы в посадках 1г.п. (213 ц/га) формируется при внесении полной нормы навоза в расчете на урожай биомассы 800 ц/га; в сухие теплые годы – 1/3 расчетной дозы NPK на урожай 800 ц/га (130 ц/га); в холодные и влажные – полной нормы NPK в расчете на урожай биомассы 400 ц/га. На 2-ой год пользования, в засушливый год урожай сухой фитомассы сохраняется на уровне 1 г.п., в холодный и влажный – уменьшается на 13-18 ц/га; на 3-ий год - остается на уровне 2 г.п.
Дефицит влаги в неудобренных посадках приводит к снижению урожая сухой массы на 18,8-23,4%, недостаток тепла при избытке влаги – на 54,9-60,9%. Внесение органических и минеральных удобрений повышает урожайность топинамбура на 30-35%, но не снижает потери урожая фитомассы за счет неблагоприятных погодных условий.
Конечный урожай сухой фитомассы в неудобренных вариантах формируется в благоприятные годы на 56-58 %, в сухие на 59-63 %, в холодные и влажные на 35-39 % за счет клубней. Удобрение топинамбура слабо влияет на этот показатель.
- Внесение полных расчетных доз удобрений увеличивают ЧПФ в сравнении с 1/3 их доз в благоприятные годы и незначительно снижает ее при дефиците влаги в теплые и холодные годы с повышенным увлажнением. Средняя за вегетацию ЧПФ более высоких значений – 4,34 г/м2 х сутки при полной норме и 4,99 г/м2 х сутки при 1/3 нормы удобрений достигает в теплые и сухие годы (2007).
Посадки 2 и 3 г.п. отличаются более высокими, чем 1 г.п., показателями ЧПФ, в сухие годы - за счет накопления более высокого урожая сухой фитомассы, во влажные холодные - вследствие уменьшения ФПП.
- Кхоз у сорта Скороспелка наибольших значений (0,62) достигает в теплые сухие годы, наименьших (0,36) - во влажные холодные. В теплые сухие годы положительное влияние на Кхоз оказывает внесение полных расчетных доз NPK, а в холодные – органических удобрений. Увеличение Кхоз в посадках 2 и 3 г.п. наблюдается в холодные влажные годы.
- Максимальные приросты урожая зеленой массы в 1 год пользования в нормальные годы приходятся на период 60-80-ый день после всходов, в холодные годы они сдвигаются на 10, сухие теплые – на 20 дней позднее; максимальные приросты клубней во все годы вегетации и пользования приходятся на последние 20 дней до уборки (третья декада сентября – первая декада октября).
Удобрение топинамбура увеличивает суточные приросты урожая ботвы и клубней, но, как правило, не сдвигает их максимумы. Уменьшение в 3 раза расчетных доз как органических, так и минеральных удобрений не сопровождаются, в среднем за 3 года, снижением массы ботвы одного растения и незначительно уменьшает массу клубней (на 5%).
- Близкие к запрограммированным урожаи ботвы и клубней в 1 год пользования формируются в благоприятные годы (2006). В такие годы некоторое преимущество по влиянию на урожай имеют органические удобрения. В теплые годы при дефиците осадков и в холодные влажные сбор общей биомассы с гектара топинамбура уменьшается соответственно на 38 и 54%.
Топинамбур слабо реагирует на изменение доз вносимых органических и минеральных удобрений. Уменьшение расчетных доз удобрений в 3 раза в 1 год пользования не сопровождается снижением урожайности.
Наибольшие урожаи и прибавки урожая от удобрений в 1 г.п. получены: ботвы от внесения полной дозы NPK в расчете на урожай 300 ц/га (219 ц/га и 49%) и от внесения 1/3 дозы NPK в расчете на 400 ц/га ( 222 ц/га и 52%); клубней – в тех же вариантах: при внесении полной нормы NPK - 289 ц/га и 36,3%, 1/3 нормы – 280 ц/га и 37,2%. Прибавки урожая ботвы от внесения навоза в этих вариантах на 11-16%, клубней на 5-12% ниже, чем от минеральных удобрений.
В сумме за 1, 2, 3 годы пользования (2006, 2007, 2008 гг.) наибольшие и практически равные сборы биомассы с гектара (1424, 1452, 1429 и 1437 ц) и прибавки к контролю обеспечило действие и последействие 90 т/га навоза (40,8%), а также действие 1/3 доз NPK, рассчитанных на урожайность – 200, 300 и 400 ц/га (36,0; 33,9 и 34,7%).
- Выявлена сильная корреляционная зависимость конечной продуктивности агроценоза топинамбура от показателей фотосинтетической деятельности растений и элементов структуры урожая. Урожай сухой фитомассы находится в более тесной связи с ЛФП (r = 0,72) и массой клубней с 1 растения (r = 0,81); урожай клубней – с ЛФП (r = 0,63), числом клубней (r = 0,80) и массой клубней с 1 растения (r = 0,84); урожай ботвы – с высотой растений (r = 0,92), средней площадью листьев и ЛФП (r = 0,88); общий урожай биомассы с гектара – со средней площадью листьев и ЛФП (r = 0,83 и 0,84). В холодные и влажные годы (2008) усиливается связь урожая клубней в 1 г.п. с ЛФП (r = 0,82), а во 2 г.п. – с К хоз (r = 0,84). Во 2 г.п. в сухие годы повышается зависимость урожаев сухой фитомассы, клубней и ботвы с ЧПФ (r = 0,69; 0,67; 0,59).
- Наибольшая масса клубней с 1 растения, более крупные клубни формируются в благоприятные по тепло- и влагообеспеченности годы, а наибольшее количество клубней на растении – в сухие теплые годы.
В благоприятные и сухие годы большее количество клубней образуется при внесении навоза, а в холодные - минеральных удобрений в расчете на урожай 300 ц/га. Уменьшение расчетных доз удобрений в 3 раза снижает число клубней на растении на 1-2 шт., но несколько увеличивает крупность клубней.
Наибольшим выходом крупных клубней (по массе) отличаются варианты с внесением навоза, преимущественно в сухие теплые и влажные холодные годы. На 2 и 3 год пользования образуется такое же количество клубней на растении, как и в 1 г.п., но в сухие годы уменьшается крупность клубней.
- Возделывание топинамбура сорта Скороспелка обеспечивает получение большого количества высококачественного корма (118,4 ц/га КЕ) с содержанием сырого протеина в СВ ботвы при уборке в лучших вариантах до 7,06 %, в СВ клубней до 13,88 %. Максимальный выход сырого протеина с гектара обеспечивает в 1 г.п. внесение высокой дозы NPK (9,03 ц/га), во 2 и 3 г.п. – 1/3 этой дозы (7,65 и 7,20 ц/га).
Близкая к нормативным показателям и выше его ОЭ в клубнях накапливается в 1 г.п. при внесении полной высокой дозы NPK (12,9 МДж/кг), во 2 и 3 г.п. – 1/3 этой дозы (12,1 и 12,3 МДж).
В 1 г.п. наибольшее количество сахаров в клубнях содержится при внесении NPK на урожай 200 ц/га (17,11 %) и 1/3 NPK на урожай 300 ц/га (18,6 %). Возделывание топинамбура 2 и 3 год на одном месте увеличивает количество сахаров на 0,57-1,65 %.
- Внесение удобрений увеличивают вынос элементов питания с урожаем (до максимума): азота в 2,3 (1 г.п.) – 2,2 (2 г.п.) – 3,0 (3 г.п.) раза, соответственно фосфора – в 1,5 – 1,34 – 2,34 раза, калия – в 1,33 – 1,62 – 1,96 раза.
Наиболее экономным расходом азота и фосфора на единицу урожая в посадках 1 г.п. отличаются растения в контроле: N – 4,1; P2O5 – 2,5 кг/т, а K2O – при внесении 1/3 дозы NPK –9,2 кг/т. Близкий к расчетному вынос N-P-K (7,2-2,9-9,7 кг/т) на единицу урожая в 1 г.п. получен: азота – при внесении NPK на 400 ц/га (6,8 кг), P2O5– 90 т/га навоза (2,9 кг), K2O – 1/3 нормы NPK (9,2 кг).
В посадках 2 г.п. растения отличаются меньшим расходом NPK на создание единицы урожая.
- Топинамбур отличается повышенным использованием калия из почвы. В посадках 1 г.п. Kи K2O составляет 60,63%, 2 г.п. – 29,19 %. Ки азота почвы в 1 г.п. – 23,41, во 2 г.п. – 20,14%, P2O5 соответственно – 5,95 и 5,45%.
Внесение полных расчетных доз органических и минеральных удобрений существенно снижает коэффициенты их использования. Ближе к рекомендуемым Ки из удобрений при внесении 1/3 расчетной дозы N-P-K – 65-12-72%.
- Возделывание топинамбура сорта Скороспелка в условиях Верхневолжья экономически выгодно. Оно позволяет получать с гектара в 1г.п., в среднем, до 227 тыс. руб. УЧД с уровнем рентабельности 368% и себестоимостью клубней 214 руб./ц, во 2 г.п. (в худшие по погодным условиям годы) – УЧД 228,5 тыс. руб. с уровнем рентабельности 2287 %, себестоимостью клубней 42 руб./ц, в 3 г.п. – соответственно 211 руб./га, 1742% и 65 руб./ц.
На 2 и 3 г.п. при ежегодном внесении 1/3 доз удобрений производственные затраты снижаются в 3,9 и 4,6 раза, УЧД возрастает на 28,9 и 94,1%, рентабельность – в 5,4 и 9,9 раза, себестоимость клубней уменьшается в 5,4 раза. На 2 г.п. более выгодным является последействие удобрений, чем ежегодное внесение 1/3 их норм.
Предложения производству
- В условиях Верхневолжья топинамбур целесообразно выращивать на одном месте не менее 3-х лет, что позволяет получать на 2 и 3 г.п. в сопоставимые годы урожаи ботвы и клубней близкие с урожаями 1 г.п., в 4-7 раз снизить производственные затраты в лучших вариантах удобрений, увеличить УЧД на 29-94%, рентабельность производства в 5,4-9,9 раза.
- В целях экономии затрат на удобрения, получения экологически чистой продукции целесообразно вносить 1 раз на 3 года 90 т/га навоза или ежегодно 1/3 расчетной дозы минеральных удобрений на урожай 200 ц/га (N33P20K29), что позволяет получать в сумме за 3 года более высокие сборы биомассы с гектара (ботва + клубни), не менее 1437-1452 ц, выход кормовых единиц – 341 ц/га, более высокий УЧД – 765 тыс. руб./ га со средним уровнем рентабельности 1709%. При этом сохраняется высокая кормовая ценность получаемой продукции.
- С целью повышения сахаристости клубней и увеличения содержания белка в надземной массе рекомендуется вносить по 1/3 дозы минеральных удобрений ежегодно, рассчитанной на получение по 300 ц/га ботвы и клубней с гектара (N73P69K69).
- При программировании урожайности целесообразно использовать товарные коэффициенты водопотребления на уровне 300, биологические 600 мм/га/ ц, коэффициенты использования N-P2O5-K2O из почвы – 20-5-44, из удобрений – 60-20-70 %.
Список опубликованных работ
Публикация в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:
- Усанова, З.И. Влияние удобрений на формирование урожайности и качества урожая топинамбура первого и второго года жизни / З.И. Усанова, А.К. Осербаев, Ю.С. Королева // Кормопроизводство.- 2009. - №4. - С.16-18.
Публикации в сборниках научных трудов и материалах конференций:
- Осербаев, А.К. Удобрения топинамбура при многолетнем использовании плантации / А.К. Осербаев, Ю.С. Королева // Топинамбур и другие инулиносодержащие растения – проблемы возделывания и использования / Матер. 6-й междун. науч.-практ. конф. - Тверь: ТГСХА, 2006. – С. 68-74.
- Королева, Ю.С. Влияние удобрений на урожайность топинамбура сорта Скороспелка при многолетнем использовании плантации / Ю.С. Королева // XIV Региональные Каргинские чтения «Физика, химия, новые технологии». – Тверь: ТГУ, 2007.- С. 29.
- Королева, Ю.С. Влияние различных доз удобрений на продуктивность топинамбура первого года жизни сорта Скороспелка при многолетнем использовании плантации/ Королева, Ю.С., Осербаев, А.К. // Стабилизация производства и развитие агропромышленного комплекса региона на основе внедрения инновационных технологий / Матер. Межд. науч.-практ. конф. – Тверь: ТГСХА, 2007. - С. 47-49.
- Королева, Ю.С. Удобрения топинамбура при многолетнем использовании плантации / Ю.С. Королева // XV Региональные Каргинские чтения «Физика, химия, новые технологии». - Тверь: – ТГУ, 2008. - С. 44.
- Усанова, З.И. Влияние удобрений на продуктивность топинамбура сорта Скороспелка в условиях Верхневолжья / Усанова З.И., Осербаев А.К., Королева Ю.С. // Эколого-популяционный анализ полезных растений: интродукция, воспроизводство, использование / Материалы докладов X Международного симпозиума. - Сыктывкар, 2008. - С. 209-211.
- Королева, Ю.С. Влияние удобрений на формирование запрограммированных урожаев топинамбура в условиях Верхневолжья / Ю.С. Королева // Материалы III Всеросийской научно-практ. конференции студентов и молодых ученых с международным участием. - Астрахань: Издательский дом «Астраханский университет», 2008.-С. 71-73.
- Усанова, З.И. Сравнительная характеристика урожайности топинамбура первого и второго года пользования в зависимости от доз удобрений / З.И.Усанова, А.К. Осербаев, Ю.С. Королева // Проблемы аграрной науки и образования / Мат. Межд. науч.-практ. конф., Тверь: «Агросфера» Тверской ГСХА, 2008. - Ч. 1. - С. 37-39.
- Королёва, Ю.С. Многолетнее использование плантаций топинамбура при внесении различных доз удобрений/ Ю.С. Королева // XV Региональные Каргинские чтения «Физика, химия, новые технологии».- Тверь: ТГУ - 2009. - С. 49.
- Усанова, З.И. Получение запрограммированных урожаев топинамбура в условиях Верхневолжья при многолетнем возделывании / З.И.Усанова, Ю.С. Королева, А.К. Осербаев // Современные технологии агропромышленного производства / Мат. Межд. науч.-практ. конф. - Тверь: «Агросфера» Тверской ГСХА, 2009.- Ч. 1.- С. 32-35.
