Integrated effect of fertilizer application and protective measures on weed infestation and potato yield

Full Text

Внесение удобрений имеет особое значение при возделывании картофеля на дерново-подзолистых почвах, которые в основном характеризуются низким содержанием основных элементов питания и повышенной кислотностью. По литературным данным, хозяйственный эффект от системы удобрений на посадках картофеля в Северо-Западном регионе РФ составляет 24-74% [1], в Республике Беларусь – 24-156% [2]. При этом удобрения влияют и на фитосанитарное состояние полей картофеля, в том числе и на засоренность, которая может как повышаться [3], так и снижаться [4-6]. По нашим данным, рост засоренности посадок на начальных этапах развития культуры компенсируется снижением видового и численного состава, а также степени развития сорных растений во второй половине вегетации картофеля. Это происходит вследствие повышения конкурентоспособности культурных растений, которые под влиянием удобрений формируют мощную вегетативную массу и густую посадку [7].

С другой стороны, на сорный компонент картофельного агробиоценоза сильно влияют защитные мероприятия, включая механическую обработку почвы, предусмотренную технологией возделывания культуры [8, 9]. Под влиянием удобрений может усиливаться эффективность защитных мероприятий против сорной растительности, что известно из литературы [10-14], однако, это справедливо не для всех культур и регионов возделывания. Накопление сведений по комплексному влиянию удобрений и защитных мероприятий в перспективе позволит перейти к научно обоснованному подбору дифференцированных норм применения средств защиты растений, зависящих от уровня минерального питания культурных растений. Такие разработки востребованы региональным земледелием в связи с необходимостью увеличения экономической эффективности и обеспечения экологической безопасности продукции и объектов окружающей среды.

Целью настоящей работы была оценка совместного влияния минеральных удобрений и защитных мероприятий на засоренность посадок и урожайность картофеля в Северо-Западном регионе РФ.

Методика. В 2014-2016 гг. в длительном полевом опыте "агроэкологический стационар" Меньковского филиала Агрофизического НИИ (Ленинградская область, Гатчинский район) изучали эффективность влияния минеральных удобрений и защитных мероприятий на засоренность посадок и урожайность картофеля. Опыт заложен в системе развернутого во времени и пространстве зернотравяно-пропашного севооборота с традиционным для Северо-Западного региона набором и чередованием культур: сидеральный пар – рожь озимая – ячмень + многолетние травы – многолетние травы 1 и 2 года пользования – картофель – рапс яровой. Почва опытных полей – дерново-слабоподзолистая легкосуглинистая. Мощность пахотного слоя составляет 23 см, рН_KCl 4,6, содержание гумуса (по Тюрину) – 1,9%, подвижных соединений фосфора и калия (по Кирсанову) – соответственно 257 и 92 мг/кг. Изучали сорт картофеля Сударыня, допущенный к возделыванию в Северо-Западном регионе с 2009 г.

Схемой двухфакторного опыта было предусмотрено три уровня удобренности (низкий – N₀P₀K₀, средний – N₆₅P₅₀K₅₀, повышенный – N₁₀₀P₇₅K₇₅), формируемые предпосадочным внесением азофоски и аммиачной селитры из расчета планируемой урожайности, и три способа защиты посадок картофеля от сорной растительности (механический, химический, комбинированный). Механический способ (контроль) включал две сплошные довсходовые и две междурядные повсходовые обработки КОН-2,8 + БРУ-0,7, а также окучивания. В варианте с химической защитой кроме окучивания проводили две обработки гербицидами: Торнадо, водный раствор – ВР (3 л/га) за 3-5 дней до появления всходов и Титус, сухая текучая суспензия – СТС (50 г/га) + Тренд 90 (80 мл/га) при высоте растений 10-15 см. Комбинированный способ включал две сплошные довсходовые обработки КОН-2,8 + БРУ-0,7, обработку гербицидом Титус, СТС (50 г/га) + Тренд 90 (80 мл/га) и окучивание.

Общая площадь делянки опыта составляла 200 м², размещение повторений и вариантов систематическое; повторность – 3-кратная. Для учета сорной растительности использовали методику постоянных площадок с их стационарным размещением на поле на протяжении всего периода вегетации культуры [15]. На площадках 1,4 м², устанавливаемых на поле через 7-10 дней после посадки картофеля, проводили 11 учетов численности сорных растений. Такое количество учетов обусловлено числом защитных мероприятий в вариантах опыта и методическими требованиями к оценке эффективности каждого из них [16]. Перед десикацией сорные растения удаляли с каждой площадки, в лабораторных условиях замеряли высоту и массу каждого вида в отдельности. На этих же постоянных площадках осуществляли учет урожая и основных элементов его структуры. Ежегодное их количество составляло 54, то есть по 18 площадок в каждом варианте опыта.

Статистическая обработка данных, состоящая из дисперсионного анализа для выявления достоверных различий между эффектами, вызываемыми вариантами опыта, проведена с помощью программы Statistica 6.

Результаты и обсуждение. В ходе исследований установлено два периода вегетации картофеля, различающиеся по степени влияния изучаемых факторов на засоренность его посадок. В первой половине вегетации культуры не проявилось комплексное воздействие минеральных удобрений и защитных мероприятий на сорную растительность. При этом на всех фонах с внесением удобрений комбинированный способ защиты был более эффективным, чем химический. Так, фактическая засоренность в варианте химической защиты на среднем и повышенном фонах удобренности в период после окучивания составляла соответственно 3 и 6 экз./м², что в 1,8-2,2 раза больше, чем в варианте с комбинированной защитой, и в 5,0-12,5 раза меньше, чем при механической.

Комплексное влияние минеральных удобрений и защитных мероприятий на сорную растительность отмечено во второй период вегетации – от окучивания картофеля до десикации. При этом повышение дозы полного минерального удобрения приводило к увеличению эффективности мер защиты посадок против сорных растений. Так, если по завершении всего цикла обработок на неудобренном фоне в вариантах химической и комбинированной защиты насчитывалось 2-3 экз./м² сорных растений, при механической – 38 экз./м², то к проведению десикации – 63, 75 и 143 экз./м², что от исходной засоренности составило 58, 82 и 151%. На фоне средней удобренности после окучивания насчитывалось 1-2 и 34 экз./м², на момент десикации – 41-43, 97 экз./м², восстановление популяции составило 30, 31 и 60%. В условиях высокой удобренности численность сорняков к десикации достигла 16, 18 и 44% от начальной засоренности посадок.

Качественная характеристика засоренности посадок картофеля также значительно изменялась. Механические обработки контрольного варианта способствовали сохранению количества видов сорного компонента агроценоза на высоком уровне – 10 видов/м² вплоть до окучивания. Преобладали пырей ползучий (Elitrigia repens (L.) Nevski), марь белая (Chenopodium album L.), пикульники (Galeopsis spp.), фиалка полевая (Viola arvensis Murr.), дымянка аптечная (Fumaria officinalis L.), редька дикая (Raphanus raphanistrum L.). Двукратное применение гербицидов в варианте с химической обработкой сократило данный показатель до 3 видов/м², а однократное применение гербицида Титус, СТС в комбинированном варианте защиты – до 5 видов/м². Эффективность гербицидов была высокой по отношению ко всем доминантным видам сорных растений. Так, численность мари белой снизилась на 96%, редьки дикой – на 95%, дымянки аптечной – на 92%, пикульников – на 89%, пырея ползучего и фиалки полевой – на 86% [17]. К десикации на фоне без удобрений видовое обилие сорных растений составило 15 видов/м² при механической защите, 11 видов/м² – при химической и комбинированной, на средне удобренном фоне – соответственно 12, 9, 10 видов/м², на повышенном – 13, 10, 9 видов/м². Среди сорных растений численное превосходство по-прежнему имели пырей ползучий, фиалка полевая, марь белая, пикульники, дымянка аптечная, а также торица полевая (Spergula arvensis L.) и пастушья сумка обыкновенная (Capsella bursa-pastoris (L.) Medic.). Таким образом, под действием совместного применения удобрений и защитных мероприятий снижался не только численный состав, но и видовое разнообразие сорных растений в посадках картофеля.

Комплексное влияние удобрений и защитных мероприятий, проявляющееся во второй половине вегетации культуры, отразилось в итоговых показателях засоренности посадок. Так, с увеличением содержания элементов питания в пахотном слое возрастала эффективность защитных мероприятий (табл. 1): в варианте с химической обработкой по сравнению с механической – с 55,9 до 76,2% по численности сорных растений и с 76,4 до 88,9% – по их фитомассе. Больший защитный эффект выявлен при комбинированном способе воздействия на сорную растительность – ее численный состав к десикации в зависимости от фона минерального питания уменьшился на 47,6-79%, надземная масса  – на 70,5-95,3%. Из данных табл. 1 следует, что преимущество химической защиты по сравнению с комбинированной проявляется только на фоне без удобрений..

 

Табл. 1.  Засоренность посадок картофеля

Вариант		Численность сорных растений перед десикацией		Фитомасса сорных растений перед десикацией
МУ	СЗ	экз./м2	снижение, %	г/м2	снижение, %
N0P0K0	М	143	-	137,6	-
	Х	63	55,9	32,5	76,4
	К	75	47,6	40,6	70,5
N65P50K50	М	97	32,2	67,6	50,9
	Х	43	69,9	23,2	83,1
	К	40	72,0	17,6	87,2
N100P75K75	М	78	45,5	81,7	40,6
	Х	34	76,2	15,6	88,9
	К	30	79,0	6,5	95,3
НСР05 (МУ)		28,29		33,84
НСР05 (СЗ)		24,82		31,20
НСР05 (МУ*СЗ)		46,96		55,89
Примечание. МУ – минеральные удобрения, СЗ – способы защиты, М – механический, Х – химический, К – комбинированный.

 

Влияние изучаемых факторов интенсификации картофелеводства на засоренность посадок распространялось на величину формируемой урожайности клубней. Под действием минеральных удобрений повысился хозяйственный эффект от защитных мероприятий (табл. 2). В варианте с химической защитой общая урожайность корней была больше на 33% при средних дозах удобрений и на 74% – при высоких дозах, чем при механической. Хозяйственная эффективность комбинированного способа защиты оказалась еще выше и составила 55 и 107% соответственно этим фонам минерального питания. Преимущество комбинированной защиты  связано с ее положительным влиянием на продуктивную густоту растений, которая была выше, чем в контроле, на 5, 11 и 16% в зависимости от дозы удобрений. Различия по показателям продуктивности растений, а именно: количеству и массе сформированных клубней между двумя сравниваемыми вариантами оказались невелики и недостоверны. Все основные элементы структуры урожая повышались при совместном применении удобрений и мероприятий по защите посадок картофеля от сорной растительности.

 

Табл. 2. Урожайность и элементы структуры урожая картофеля

Вариант		Урожайность клубней		Густота продуктивных растений		Масса клубней с растения		Число клубней с растения
		кг/м2	% к контролю	шт./м2	% к контролю	кг	% к контролю	шт.	% к контролю
МУ	СЗ
N0P0K0	М	2,14	-	4,4	-	0,49	-	12,3	-
	Х	2,08	97	3,9	89	0,52	106	11,5	93
	К	2,46	115	4,6	105	0,55	112	11,9	97
N65P50K50	М	2,99	140	4,9	111	0,62	127	15,0	122
	Х	2,84	133	4,1	93	0,71	145	13,9	113
	К	3,32	155	4,9	111	0,69	141	14,9	121
N100P75K75	М	2,92	136	4,8	109	0,61	125	13,6	111
	Х	3,73	174	4,2	95	0,91	186	19,0	154
	К	4,42	207	5,1	116	0,87	178	17,4	142
НСР05 (МУ)		0,35		0,55		0,06		1,39
НСР05 (СЗ)		0,31		0,58		0,07		1,47
НСР05 (МУ*СЗ)		0,56		1,04		0,12		2,29
Примечание. Обозначения см. в табл.1.

 

Таким образом, выявлен комплексный эффект от применения минеральных удобрений и защитных мероприятий, влияющий на засоренность посадок и урожайность картофеля. Наиболее высокий биологический (снижение фитомассы – 95,3%, численности сорных растений – 79%) и хозяйственный (повышение урожайности – 228 ц/га или 107%) эффект достигался при использовании высоких доз минеральных удобрений и комбинированной защиты посадок от сорных растений.

About the authors

A. M. Shpanev

Agrophysical Research Institute; All-Russian Research Institute for Plant Protection

Author for correspondence.
Email: ashpanev@mail.ru

doctor of biological sciences

Russian Federation, Sankt-Peterburg, Grazhdanskiy pr., 14; Sankt-Peterburg-Pushkin, sh. Podbelskogo, 3

V. V. Smuk

Agrophysical Research Institute; All-Russian Research Institute for Plant Protection

Email: ashpanev@mail.ru

candidate of agricultural sciences

Russian Federation, Sankt-Peterburg, Grazhdanskiy pr., 14; Sankt-Peterburg-Pushkin, sh. Podbelskogo, 3

M. A. Fesenko

Agrophysical Research Institute

Email: ashpanev@mail.ru

candidate of agricultural sciences

Russian Federation, Sankt-Peterburg, Grazhdanskiy pr., 14

References

Supplementary files