Альтернативные экологически безопасные технологии возделывания картофеля при различных способах орошения в условиях аридной зоны

П.И. Альсмик (1950) делит сорта на две группы: ветвящиеся у основания стеблей (позднеспелые) и не ветвящиеся снизу (скороспелые).

Т. Уайтхед, У. Финдлей (1955) также различают два типа ветвления у основания стебля и ближе к его верхушке. Первый характерен для сортов с раскидистым кустом, второй - с высоким прямостоячим кустом.

По форме стебли картофеля ребристые, трёх- или четырёхгранные, в различной степени опушённые. В листах соединения граней на ребрах стеблей иногда образуются выросты зелёной ткани, так называемые крылья, которые являются важным сортовым отличительным признаком.

Куст растения картофеля состоит из 4-5, реже 6-8 стеблей. Число стеблей в кусте значительно варьирует и зависит от сорта, размера посадочных клубней и числа, проросших на них почек. Растения, выросшие из крупных клубней, имеют больше стеблей, чем растения, полученные из мелких клубней, число стеблей в кусте определяет урожайность клубней. В подземной части стебля из пазушных почек развиваются побеги-столоны, на концах которых образуются клубни или утолщения. Толщина столонов всегда меньше, чем стеблей. Столоны могут быть разной длины, у раннеспелых сортов они короче, среднеспелых и позднеспелых - длиннее.

Листья картофеля, появляющиеся при прорастании клубней, простые, цельнокрайние. По мере роста растения образуются прерывисто-непарноперисторассечённые листья. Каждый такой лист состоит из 3-4 пар боковых долей, размещённых одна против другой, промежуточных долек между ними и конечной доли. Опушенность листьев слабая. Дольки в зависимости от их положения делятся на серии: конечную, первую, вторую, третью и четвёртую. Для сортового различия имеют дольки первой и второй серий.

Строение и степень рассечённости листьев - важнейшие сортовые признаки. В зависимости от числа и расположения долек в сериях различают сильную и слабую рассечённость листа. При наличии широких промежутков между долями и дольками лист называется редкодольным, при узких - плотным или густодольным. С нижней стороны листа выступает сеть жилок, окраска которых нередко коррелирует с окраской клубней.

Черешок, стержень и жилки долей у листа некоторых сортов окрашены в красно-бурый  или красно-фиолетовый цвет.

Листья картофеля расположены на стеблях по спирали. В местах отхождения от стебля листья имеют прилистники. В листьях в процессе фотосинтеза в основном образуются крахмал, сахара и белки.

Цветки у картофеля собраны в соцветия, представляющие собой расходящиеся завитки, расположены на общем цветоносе. Цветоносы и цветоножки у отдельных сортов бывают длинные и короткие. Цветоножка сочлененная. Цветки пятерного типа. Чашечка зеленая, спайнопятилепестная, чашелистники сросшиеся у основания. Венчик колесовидный из пяти сросшихся лепестков, окраска венчика разнообразная: белая, красно- фиолетовая, сине-фиолетовая и синяя с различными оттенками.

Картофель - самоопыляющееся растение, но большинство сортов стерильно и только немногие фертильны.

Плод картофеля - двугнездная многосеменная сочная зеленая ягода шаровидной или овальной формы. Плоды образуются не у всех сортов. При созревании становятся беловатыми и приобретают приятный запах, напоминающий запах земляники. В ягодах содержится много ядовитого алкалоида соланина, поэтому для употребления в пищу они непригодны. Семена картофеля мелкие, плоские, с согнутым зародышем, светло-желтого цвета. По данным Реес Леонарда (1935), длина семян от 1,7 до 2,1 мм, ширина от 1,1 до 1,3 мм и толщина от 0,2 до 0,5 мм. Масса 1000 семян около 0,5г [138].

Картофель - культура умеренного климата, но благодаря своей пластичности и вмешательству человека, данную культуру выращивают в северных широтах. Клубни начинают интенсивно прорастать при температуре почвы от + 7о до + 12оС, почки пробуждаются при температуре от + 3о до + 6о С. Наиболее быстро клубни прорастают при температуре почвы около + 20о С. Корни у картофеля образуются при температуре не ниже +7о С. Всходы при + 11о и + 12о С появляются на 23-й день, при +14о С +15о С - на 17-18-й день, при +18 +25о С на 12-13-й день и при +27 +28о С на 6-7-й день.

Проращенные клубни дают всходы на 6…10 дней раньше, чем не проращенные. После появления на поверхности ростки продолжают развиваться при температуре +6…+8о С, первые листья активно формируются лишь при +11…+13о С. Благоприятная температура почвы для прироста ботвы и клубнеобразования от +15о до +20о С, повышение её до +30о С. тормозит рост растения. При температуре воздуха выше +42о С ботва прекращает расти. Ботва выдерживает лишь кратковременное понижение температуры почвы до -1 -1,5о С, рост её прекращается при температуре ниже +7о С. Оптимальная температура для роста стеблей, листьев и цветения - от +16о до +22о С. При температуре +6о С стебли перестают расти.

Всходы картофеля могут выдерживать кратковременные заморозки до -1,5о С. Клубни при температуре -1о С замерзают и загнивают.

Всходы, полученные из ботанических семян, выдерживают температуру до –7о С. Интенсивный прирост клубней наблюдается при прогревании почвы от +16о до +19о С. Понижение температуры почвы до +6о +7о С и повышение её до +23о +25о С задерживают их прирост, а при температуре +29о+30о С клубнеобразование прекращается.

Картофель - очень любит свет, это растение короткого дня. При отсутствии или недостатке света клубни прорастают этиолированными, с длинными междоузлиями ростками, которые легко обламываются. При ослабленном освещении ростки короче и окрашены, на полном свету - короткие, толстые, зелёные. При недостатке света растения вытягиваются, развитие их замедляется, листья теряют способность к ассимиляции углекислого газа. Поэтому очень важно правильно расположить рядки картофеля. При северо-южном их направлении растения в течение дня освещаются равномернее по сравнению с западно-восточным.

В условиях продолжительного и интенсивного освещения растения хорошо растут и развиваются даже при пониженных температурах. Столоны и клубни на свету приобретают зелёную окраску, в них образуется хлорофилл и резко возрастает накопление ядовитого вещества - соланина. Накопление соланина повышает устойчивость их к болезням, озеленённые клубни обладают лучшей семенной продуктивностью [138].

Картофель предъявляет повышенные требования к почве. Ни у одной другой культуры величина урожая и особенно уборка не зависят так сильно от водно-физических свойств почвы и уровня её плодородия.

Картофель относится к культурам влажного и прохладного лета. Сумма температур, необходимая для завершения цикла вегетации раннеспелых сортов – 1000о-1400о С. По данным НИИКХ, энергия фотосинтеза при температуре 33о С в полевых условиях составляет 11,841 мг, 36о С – 11,086 мг, 39о С – 8,405 мг. Ассимиляция углекислоты на посадках картофеля происходит наиболее интенсивно при температуре воздуха 20о С.

Свет в комплексе с другими факторами внешней среды оказывает существенное влияние на развитие растений. Картофель – светолюбивая культура. При отсутствии освещения растения не ассимилируют углекислоту и теряют накопленные в процессе дыхания органические вещества. Очень важно, чтобы освещение было со всех сторон, так как при затенении формируется меньший урожай клубней с пониженным содержанием крахмала.

Картофель, как и большинство сельскохозяйственных культур, характеризуется неодинаковой в различные периоды роста и развития потребностью во влаге. В различные периоды вегетации картофель предъявляет разные требования к влажности почвы. Потребность картофеля во влаге тесно связана с развитием ботвы. Чем сильнее развита надземная масса, тем больше воды нужно растениям. В более ранние периоды развития картофель предъявляет повышенные требования к влажности почвы. Наблюдения за динамикой водопотребления картофеля показали, что орошение в ранние фазы роста и развития в засушливых условиях является мощным фактором, обусловливающим получение высокого урожая клубней. Период максимального водопотребления совпадает у картофеля с периодом цветения – клубнеобразования. В это время листовая поверхность достигает наибольших за вегетацию размеров и недостаток влаги приводит к падению тургора и увяданию листьев, что отрицательно влияет на ход фотосинтеза и накопление крахмала.

Особенно важно своевременно снабжать картофель водой во время интенсивного образования и роста клубней, т.е. с начало цветения до прекращения роста ботвы. Если ботва хорошо растет при запасах влаги в активном слое почвы не ниже 70-85 % НВ, то при температуре воздуха 19-20о С самый высокий прирост клубней происходит при влажности около 100 % НВ [138].

Растения картофеля могут в определенной мере регулировать ход испарения влаги из почвы. По наблюдениям А.Г. Лорха (1960), с поверхности почвы без растительности за сутки испаряется до 3 мм влаги, а с ботвы - не более 0,3 мм. Листовая поверхность, в 2-5 раз превышающая по размерам площадь поля, испаряет за сутки до 5,8 мм влаги, а после полива дождевальной машины при суховее даже 7,8 мм.

Расход влаги картофелем зависит не только от темпов прироста биомассы и площади листовой поверхности. Как отмечает А.М. Алпатьев (1954), одновременно с увеличением массы ботвы почти всегда на весенних посадках картофеля увеличивается приток солнечной радиации, повышается температура и нарастает сухость воздуха. Когда происходит увядание ботвы и снижается прирост клубней, картофелю требуется значительно меньше влаги, чем во время цветения.

Особенности технологии выращивания картофеля определяются необходимостью учета специфики участка размещения посевов, почвенного покрова, предшественников, планируемой урожайности, режимов орошения, системы удобрения, возделываемых сортов.

При выборе участка для размещения посадок картофеля на поливных землях следует учитывать его высокую требовательность и отзывчивость на равномерность, своевременность и достаточность увлажнения поливами активного слоя почвы.

Исследования и практика показывают, что на хорошо спланированной, удобренной площади обеспечиваются качественное выполнение технологии и высокая отдача от поливов, исключается перераспределение поливной воды в микропонижения и за пределы корнеобитаемого слоя.

Картофель - культура рыхлых, воздухо- и водопроницаемых, влагоёмких, высокоокультуренных, плодородных почв (песчаных, супесчаных, легко- и среднесуглинистых). Чем меньше плотность почвы в зоне клубнеобразования и лучше снабжение корневой системы кислородом, тем выше урожай [24].

Менее пригодны для картофеля - лёгкие, быстро теряющие влагу песчаные почвы, тяжёлые суглинки и переувлажнённые торфяники. Картофель лучше других растений переносит повышенную кислотность почвы, но наиболее пригодны для него слабокислые почвы.

На более плотных почвах всходы задерживаются и в ряде случаев посадочные клубни загнивают. Поэтому важно поддерживать почву в рыхлом состоянии на протяжении всего вегетационного периода. В рыхлых почвах лучше проходит газообмен между почвенным и атмосферным воздухом.

Потребность прорастающих клубней в кислороде во много раз больше, чем семян других растений. Недостаток кислорода в почве может привести к гибели прорастающих клубней, а в более поздний период и взрослых растений. Суточная потребность в кислороде корней составляет около 1 мг/г сухого вещества. Ещё более высокую потребность в кислороде испытывают столоны и растущие клубни. Содержание воздуха в почве зависит от её скважности и пористости. На хорошо обработанных структурных почвах скважность составляет до 65 % объёма почвы.

Скважность в значительной мере зависит от плотности почвы. Чем почва рыхлее, тем больше её скважность и воздухоёмкость. Для нормального дыхания корней концентрация кислорода должна быть не менее 5 %, для формирования и роста клубней - не менее 20 % объёма почвенного воздуха [138].

Транспирационный коэффициент у картофеля обычно равен 400-500 и в зависимости от условий произрастания изменяется в пределах 230-700.

При распределении поливов в период вегетации картофеля необходимо руководствоваться динамикой влажности почвы и водопотребностью растений, учитывая, что эта культура хорошо переносит засуху в первой половине вегетации. Определяется это тем, что некоторое время молодое растение использует влагу материнского клубня и не нуждается в большом количестве воды в силу незначительного прироста сухой массы в этот период. Во второй половине вегетации темпы прироста ботвы значительно возрастают, увеличивается площадь листовой поверхности, и расход влаги растениями становится значительно выше. Исключение составляет лишь период перед уборкой продолжительностью до 2-3 недель, когда целесообразно поддерживать невысокую влажность почвы, чтобы препятствовать процессу крахмалонакопления. Немаловажное значение приобретает и тот факт, что ранние поливы вызывают хорошее развитие корневой системы в верхних слоях почвы. При проведении в последующем орошении при предполивном пороге влажности почвы 65-70 % НВ и соответственно редких поливов корни картофеля при летней засухе могут оказаться в пересушенных горизонтах почвы, что затрудняет обеспечение растений доступной влагой в достаточном количестве.

В первой половине вегетации с характерными в этот период высокими среднесуточными температурами воздуха целесообразно проводить поливы малыми нормами, а при наличии хороших влагозапасов в почве – только освежительные.

1.5. Актуальность проблемы использования

органических удобрений

Картофель - одна из наиболее требовательных культур к почвенному плодородию. Для роста и развития картофелю необходимо повышенное количество питательных веществ. В составе сухого вещества картофеля насчитывается 26 различных химических элементов. Наибольшую потребность картофель испытывает в азоте, фосфоре, калии, кальции и магнии. Потребность в элементах питания возрастает по мере роста ботвы и достигает максимума в фазу цветения. В это время растения потребляют из почвы 60 % азота и фосфора и более 50 % калия. С началом отмирания ботвы потребность в элементах питания постепенно уменьшается и после её засыхания прекращается.

В среднем для формирования 1 т клубней растения из почвы выносят 5-6 кг азота, 8-10 кг калия, 1,5-2 кг фосфора, около 4 кг кальция и 2 кг магния.