Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ УРОЖАЙНОСТИ КАРТОФЕЛЯ

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в технологии выращивания картофеля.

Общемировой опыт земледелия показывает, что уровень урожайности сельскохозяйственных культур находится в прямой зависимости от количества применяемых удобрений. Резкое удорожание минеральных удобрений и общее ухудшение экологии вынуждают товаропроизводителей искать иные способы увеличения урожайности. Сокращение объемов применения минеральных удобрений в сочетании с использованием новейших биотехнологических разработок способствует не только увеличению продуктивности сельскохозяйственных культур, но и позволяет получить высококачественную экологически чистую сельскохозяйственную продукцию и снизить загрязнение окружающей среды (Суков А.А., Чухина О.В. Разработка системы удобрения сельскохозяйственных культур в северной части европейской России. - Вологда - Молочное: ИЦ ВГМХА, 2013. - 152 с.). Внедрение биопрепаратов направлено на оптимизацию биологических показателей, которые определяют механизмы саморегуляции почвенных экосистем. Применение биосредств может привести к большей доходности, поскольку они стоят гораздо меньше и когда-нибудь полностью заменят химические удобрения и пестициды (Biological products - a reliable barrier to wreckers of plants [Электронный ресурс] / On Ogorodnik magazine materials // Сайт Agro Docs, 26.05.2014. URL: http://agrodocs.com/1841/biological-products-a-reliable-barrier-to-wreckers-of-plants.html (дата обращения 03.02.2015)).

Картофель - одна из стратегически значимых культур разностороннего использования: продукт для питания человека, корм для животных, сырье для крахмалопаточной и спиртовой промышленности. Россия по производству картофеля занимает второе место в мире. В странах с развитым картофелеводством - Китае, США, Германии, Голландии - урожайность картофеля достигает 23-48 т/га. К сожалению, Россия пока не может похвастать такими показателями: возделывая картофель на площади более 3 млн га и получая около 35 млн тонн валового урожая, мы имеем урожайность около 12 т/га (Картофель в России: популярен, перспективен, технологичен… и очень запущен. Статья [Электронный ресурс] // Ежедневное аграрное обозрение. URL: http://agroobzor.ru/rast/a-126.html (дата обращения 27.01.2015)). Поэтому внедрение высокоэффективных биопрепаратов, повышающих урожайность, защищающих от болезней и неблагоприятных природных факторов, экологически чистых, приобретает еще большую актуальность.

Известно большое количество технических решений, посвященных использованию биопрепаратов для предпосадочной обработки клубней картофеля, которые за счет присущих им биологически активных соединений определяют характер таких важнейших физиологических процессов, как рост и формирование различных органов растений, время и характер цветения, сроки созревания.

Известен способ предпосадочной обработки клубней картофеля 0,3%-ным водным раствором гумата калия при норме расхода рабочей жидкости 8-10 л на 1 т клубней (патент РФ №2195098, кл. А01С 1/00, 2001).

Известна композиция на основе водных растворов хитозана, обладающая биологической активностью в отношении сельскохозяйственных культур, содержащая органическую кислоту из ряда, включающего янтарную кислоту, молочную кислоту или смесь одной из указанных кислот с глутаминовой кислотой (патент РФ №2127056, кл. А01С 1/00, 2001). Композицию используют для обработки клубней картофеля перед посадкой полусухим способом. Данный способ отличается высокой себестоимостью полученной продукции.

Известен способ предпосадочной обработки клубней картофеля раствором природного минерала бишофита (патент РФ №2236104, кл. А01С 1/00, 2003).

Недостатком известного способа является невысокая его эффективность по сравнению с применением препаратов с различными действующими веществами.

В техническом решении, защищенном патентом РФ №2058698, RU, предложен способ стимулирования роста растений картофеля предпосадочным опылением клубней картофеля древесной золой с последующей обработкой в градиентном магнитном поле.

Известен способ повышения урожайности и качества клубней картофеля (патент РФ №2477594, кл. A01C 1/00, 2011), включающий обработку клубней картофеля биологическим стимулятором, в качестве которого используют 0,1% раствор аскорбиновой кислоты.

Известные способы ограничиваются применением на приусадебных участках из-за сложности технологического осуществления данного процесса (патент №2058698, RU) и высокой себестоимости полученной продукции.

В настоящее время активно ведутся исследования по использованию нанохимии в земледелии. Особенно активно исследуются наночастицы металлов, в том числе железа. Отмечается, что для проявления биологической активности наночастицы металлов должны быть обработаны в определенных условиях (Л.В. Коваленко, Г.Э. Фолманис, Биологически активные нанопорошки железа, 2006). Известный способ предпосадочной подготовки клубней картофеля, включающий обработку картофеля суспензией соединений железа, в качестве которых используют наночастицы оксигидроксида железа, обработанного ультразвуком (патент РФ №2545667, кл. A01C 1/00, B82B 1/00, 2013), высокоэффективен, но отличается сложностью реализации и высокой себестоимостью полученной продукции.

Известен способ повышения урожайности картофеля (патент РФ №2333628, кл. А01С 1/00, 2006), включающий обработку поверхности клубней при их интенсивном перемешивании раствором из следующей композиции: Дарина-10 из расчета 1,5 кг/т и Фитоспорин - 0,2 кг/т клубней или Дарина-10 из расчета 1,5 кг/т, Фитоспорин - 0,2 кг/т и Силк 50 мл/т клубней при норме расхода рабочего раствора 30 л/т клубней. Обработанные клубни высаживают не позднее 2 дней после обработки.

Недостаток данного способа заключается в применении большого количества препаратов для обработки клубней перед посадкой, что не может не сказаться на себестоимости картофеля.

Наиболее близким по технической сущности является способ стимулирования роста и развития картофеля (патент РФ №2425477, кл. A01С 1/00, 2010, прототип), включающий предпосадочную обработку клубней картофеля биологически активным препаратом, выделенным из древесной зелени пихты и представляющим собой смесь натриевой или калиевой соли тритерпеновых кислот и нейтральных компонентов хвои при соотношении 1:0.1-0.2. Биопрепарат применяют по фону расчетной нормы минеральных удобрений. Предпосадочную обработку клубней осуществляют путем опрыскивания 1%-ным водным раствором за неделю до посадки в дозе 0,25 г/т при норме расхода рабочей жидкости 10 л/т.

Недостатком данного способа является, несмотря на применение биопрепарата как стимулятора, использование в качестве основного удобрения минерального, что отрицательно сказывается на экологической составляющей возделывания картофеля и на себестоимости полученного продукта. Кроме того, соли многих металлов в незначительных концентрациях действуют кратковременно, а при больших оказывают токсическое или раздражающее действие.

Задача, решаемая данным изобретением, заключается в расширении ассортимента биологически активных препаратов, применяемых в технологии возделывания картофеля, обеспечивающих повышение его урожайности и качества и получение экологически чистой продукции невысокой себестоимости.

Технический результат от решения поставленной задачи заключается в увеличении ассортимента биологически активных препаратов, позволяющего расширить возможности в выборе биопрепарата для внедрения его в технологию возделывания картофеля с целью увеличения урожайности и получения высококачественной экологически чистой продукции. Данное обстоятельство приобретает еще большую актуальность для товаропроизводителей в поиске новых способов увеличения урожайности, получении высококачественной экологически чистой сельскохозяйственной продукции невысокой себестоимости и снижении загрязнения окружающей среды.

В ходе разработки нового способа повышения урожайности картофеля, были проведены исследования по выбору непосредственно биопрепарата и способа воздействия биопрепаратом на посевной материал, от применения которого ожидается не только повышение урожайности картофеля, но и получение высококачественной экологически чистой продукции невысокой себестоимости, и, кроме того, снижение загрязнения окружающей среды.

Поставленная в изобретении задача решена тем, что в способе повышения урожайности картофеля, включающем обработку клубней картофеля перед посадкой водным раствором биологически активного препарата путем опрыскивания, в качестве биологически активного препарата используют жидкофазное биосредство, полученное в результате ферментации в течение 5 суток торфонавозной смеси при соотношении компонентов 50×50 с добавлением древесной золы в количестве 3 мас. % с последующим экстрагированием полученного продукта, действующим началом которого являются сообщество микроорганизмов, в том числе аммонифицирующие в количестве 2,8×10⁹ … 3×10⁹ КОЕ/мл, амилолитические в количестве 4×10⁹ … 4,5x10⁹ КОЕ/мл и фосфатмобилизующие в количестве 1,7×10⁹ … 2×10⁹ КОЕ/мл, элементы питания для растений, в том числе Р₂О₅ и K₂O до 10,0 и 9,0 г/л соответственно, а также биологически активные формы микроэлементов - Mg, Zn, Mn и Fe, причем клубни картофеля опрыскивают жидкофазным биосредством с концентрацией его в рабочем растворе 10% при норме расхода рабочей жидкости 50 л на тонну картофеля за 24 часа до посадки картофеля.

Питательная ценность жидкофазного биосредства (ЖФБ) обеспечивается благоприятным уровнем кислотности (7,0-8,0), высоким содержанием K₂O (до 9,5 г/л) и P₂О₅ (до 10,0 г/л), богатым микроэлементным составом, характеризующимся присутствием биологически активных форм микроэлементов, в том числе Mg, Zn, Mn и Fe. В ЖФБ выявлены физиологически значимые количества ростовых факторов, благоприятных для растений. Ферментативная активность ЖФБ обеспечивается обширным микробиоценозом, в составе которого доминируют агрономически полезные микроорганизмы, в том числе аммонифицирующие в количестве 2,8×10⁹ … 3×10⁹ КОЕ/мл, амилолитические в количестве 4×10⁹ … 4,5×10⁹ КОЕ/мл и фосфатмобилизующие в количестве 1,7×10⁹ … 2×10⁹КОЕ/мл.

Жидкофазное биосредство получено в результате ферментации в течение 5 суток торфонавозной смеси при соотношении компонентов 50×50 с добавлением древесной золы в количестве 3 мас. % с последующим экстрагированием полученного продукта. В применении не имеет ограничений, поскольку, фактически являясь биопрепаратом органической природы, не оказывает негативного воздействия на здоровье людей и не наносит вреда окружающей среде. Использование биопрепарата в земледелии и растениеводстве безопасно для почвы и произрастающей на ней растительности в связи с тем, что концентрация токсичных элементов в жидкофазном биосредстве существенно ниже ПДК (Ковалев Н.Г., Рабинович Г.Ю., Фомичева Н.В., Смирнова Ю.Д. Технологический регламент получения жидкофазных биосредств широкого спектра воздействия на свойства почв осушаемых земель. - Тверь: ЧуДо, 2009. - 23 с.), и, кроме того, благодаря технологии его получения жидкофазное биосредство лишено патогенной микрофлоры и паразитов.

Себестоимость жидкофазного биосредства невысока. Исходное сырье для его приготовления: торфонавозная смесь при соотношении компонентов 50×50 с добавлением древесной золы в количестве 3 мас. % является достаточно доступным и дешевым в Нечерноземной зоне РФ. Цена 1 л рабочего раствора ЖФБ составляет 5 руб (Ковалев Н.Г., Рабинович Г.Ю., Фомичева Н.В., Смирнова Ю.Д. Технологический регламент получения жидкофазных биосредств широкого спектра воздействия на свойства почв осушаемых земель. - Тверь: ЧуДо, 2009. - 23 с.).

Результаты исследований показали, что жидкофазное биосредство, используемое для предпосадочной обработки клубней картофеля, неодинаково эффективно влияет на характер таких важнейших физиологических процессов, как рост и формирование различных органов растений картофеля, которые способствуют повышению его урожайности и качества. Экспериментально установлена концентрация рабочего раствора жидкофазного биосредства и норма ее расхода на 1 тонну картофеля (табл. 1 и табл. 2). Опрыскивание клубней картофеля ЖФБ 20%-ной концентрации не дало прибавки общей урожайности по отношению к контролю, но товарная урожайность все же увеличилась ~ на 15% (табл. 1). Варианты с обработкой клубней жидкофазным биосредством в концентрациях 10 и 7% дали идентичную прибавку по урожайности, но экономически выгодным является 10%-ная концентрация.

Изобретение поясняется таблицами. В таблице 1 показана урожайность картофеля под влиянием различных способов обработки клубней картофеля жидкофазным биосредством; в таблице 2 - показатели качества картофеля под влиянием различных способов обработки клубней жидкофазным биосредством; в таблице 3 - экономическая эффективность от обработки клубней картофеля перед посадкой жидкофазным биопрепаратом в концентрации 10%.

Предлагаемый способ повышения урожайности картофеля включает следующие операции:

- выбор биологически активного препарата: для предпосевной обработки клубней картофеля используют жидкофазное биосредство, полученное в результате ферментации в течение 5 суток торфонавозной смеси при соотношении компонентов 50×50 с добавлением древесной золы в количестве 3 мас. % с последующим экстрагированием полученного продукта, действующим началом которого являются сообщество микроорганизмов, в том числе аммонифицирующие в количестве 2,8×10⁹ … 3×10⁹ КОЕ/мл, амилолитические в количестве 4×10⁹ … 4,5×10⁹ КОЕ/мл и фосфатмобилизующие в количестве 1,7×10⁹ … 2×10⁹ КОЕ/мл, элементы питания для растений, в том числе Р₂О₅ и K₂O до 10,0 и 9,0 г/л соответственно, а также биологически активные формы микроэлементов - Mg, Zn, Mn и Fe;

приготовление рабочего раствора непосредственно перед употреблением путем разбавления жидкофазного биосредства в водопроводной или поливной воде в 10%-ной концентрации с последующим тщательным перемешиванием рабочего раствора;

- обработку клубней картофеля за 24 часа перед посадкой путем опрыскивания жидкофазным биосредством 10%-ным водным раствором при норме расхода 50 л на тонну картофеля.

Пример конкретного применения.

Исследования проводили в течение трех лет на картофеле сорта Жуковский на опытном полигоне ВНИИМЗ Тверской обл. в микроделяночных опытах. Технология возделывания общепринятая для культуры, при этом в качестве основного удобрения вносили компост многоцелевого назначения (КМН) в дозе 4 т/га локально (норма внесения известна из ТУ 2189-003-00668732-2011 Компост многоцелевого назначения (КМН) дата введения в действие: 15.07.2011 г.; Смирнова Ю.Д., Рабинович Г.Ю. Влияние биопрепарата ЖФБ на рост и развитие сельскохозяйственных культур. - Актуальные вопросы развития аграрной науки в совр. экон. условиях / сб. науч. тр. / науч. ред. Зволинский В.П. - ФГБНУ «ПНИАЗ», 2015, Т1-252 с., С. 26-30).

Компост многоцелевого назначения (КМН) получают во ВНИИМЗ аэробной твердофазной ферментацией по запатентованной технологии (патент №2141464, RU). Ценность и преимущество КМН как удобрения заключается в нескольких факторах: высокой питательности, физиологичности, экологичности и биогенности, но основополагающим является высокий уровень биогенности, определяемый повышенным содержанием микрофлоры и ее функциональной активностью. При использовании КМН в растениеводстве регулирование процесса ферментации при его получении направлено на создание наиболее качественного продукта с хорошей доступностью для растений элементов питания и обладающего повышенной активностью микрофлоры, способной целевым образом изменять эффективное почвенное плодородие и способствовать повышению продуктивности овощных культур, весьма требовательных не только к качеству, но и к дозировке удобрений как при использовании их в виде основного удобрения, так и в качестве подкормки при возделывании овощных растений.

Роль локального внесения КМН при посадке картофеля сводится к снабжению растений легкодоступными формами питательных веществ в начальный период развития. Ко времени цветения и начала клубнеобразования возрастает роль фосфора и калия в развитии растений. На этом этапе ЖФБ способствует формированию репродуктивных органов и образованию запасных веществ в товарной части урожая.

Размещение делянок в опытах рендомизированное с выделением защитных полос. Учетная площадь делянок - 7 м², повторность трехкратная. Посадку осуществляли вручную в нарезанные гребни. Клубни картофеля за 24 часа до посадки обрабатывали жидкофазным биосредством следующим образом: картофель в количестве 10 кг рассыпали на брезенте и опрыскивали жидкофазным биосредством в количестве 0,5 л из ручного опрыскивателя, предварительно разбавив его до 10%-ной концентрации. Контролем служили учетные площадки без обработки клубней ЖФБ. Уборку картофеля проводили вручную при полном созревании.

Учет урожайности и фракционный состав определяли в соответствии с методикой (Майсурян Н.А. Практикум по растениеводству М., 1970). Клубни картофеля всех вариантов опыта анализировались на различные показатели качества, в том числе на содержание нитратов и крахмала (табл. 2).

Урожайность картофеля в результате предпосадочной обработки клубней жидкофазным биосредством увеличилась на 10%: с 121,4 ц/га (контроль) до 133,4 ц/га (с обработкой клубней ЖФБ), таблица 1. Распределение фракций картофеля по числу клубней с куста в контрольном варианте оказалось приблизительно одинаковым, а в варианте с применением ЖФБ наблюдалось увеличение количества более крупного картофеля. Соотношение фракций картофеля на опытном варианте с куста свидетельствует, что практически весь урожай состоял из крупного и среднего картофеля. Масса товарного картофеля в варианте с обработкой клубней ЖФБ увеличилась на ~22%: с 77,2 ц/га на контроле до 94,1 ц/га при обработке клубней ЖФБ, при этом средняя масса клубней увеличилась с 44 г на контроле до 52 г на опыте. Товарные клубни картофеля, обработанные 10%-ным раствором ЖФБ, имели и лучшие показатели качества: увеличилось содержание фосфора - на 11…13%, протеина - на 14…17%, крахмала - на 8…10% (табл. 2).

Экономический эффект от применения ЖФБ для обработки клубней картофеля составил 7,9 тыс. руб/га (табл. 3), при этом на 1 руб затрат пришлось 6,32 руб прибыли.

Аналогично представленному примеру проводились опыты и с обработкой клубней ЖФБ в концентрациях 20 и 7%, но лучшим, исходя из прибавки урожайности, качества получаемой продукции и экономической составляющей, выбран способ обработки клубней 10%-ным раствором ЖФБ.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что ассортимент биологически активных препаратов может быть расширен жидкофазным биосредством, которое целесообразно применять в технологии возделывания картофеля для предпосадочной обработки клубней в заявленной концентрации и норме расхода рабочего раствора с целью увеличения урожайности и получения высококачественной экологически чистой продукции невысокой себестоимости. Кроме того, применением жидкофазного биосредства обусловлен вклад в решение проблемы снижения загрязнения окружающей среды.