1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1 Ботанико-морфологические и биологические особенности
картофеля
Картофель является многолетним, клубненосным растением. Но в основном он возделывается как однолетнее растение. Это связано с тем, что весь его жизненный цикл проходит за один вегетационный период [21].
Картофель из семейства пасленовые (Solona ceae). Способов размножения два: вегетативным путем и семенами. А вегетативный путь еще подразделяется на возможность размножения его клубнями, черенками и ростками. Семенное размножение применяют лишь для селекционных целей [18].
Картофель относится к роду Solanum, который объединяет 201 клубненосный вид картофеля. В сельскохозяйственном производстве используется только два вида: картофель обыкновенный и культурный тетроплоидный [3].
Корневая система картофеля, который выращивают из клубня является мочковатой. Корень является совокупностью корневых систем отдельных стеблей. Если сеять картофель семенами главный корень будет как бы продолжением стебля, т.к. корень будет расти из зачаточного корешка (семени). Корень состоит из ростковых (первичных) корней, которые формируются в начале роста клубней. При столонные клубни образуются во время всего роста и развития картофеля и формируются по 4-5 штук рядом с каждым столоном. Столонные корни располагаются на столонах. В среднем на одном стебле образуются 20-25 корней [29].
Столонные корни не длинные, они слабо ветвятся и принимают участие в питании картофеля. Примерно 50% корней расположены в пахотном слое, 22-38% проникают в глубину от 40 до 60 см, а некоторые корни могут уходить на глубину от 150 до 200 см [4].
Основная часть корней уходит в стороны на 30 см., и лишь 1 % на 90-120 см. Количество корней, уходящих в ширину, зависит от скороспелости сорта. У раннеспелых сортов корни не сильно широко уходят в стороны, чем у поздних сортов. Ежедневный прирост корней в длину может составлять от 2,5 до 3 см [2].
Мощность корней зависит от аэрации и влажности почвы, содержания элементов питания и сортовых особенностей. Например, у раннеспелых сортов корни менее мощные, чем у среднеспелых и среднепоздних [17].
Клубень является утолщенным и укороченным стеблемм. Это место отложения запасных питательных элементов. Основанием клубня называется место, там, где он прикреплен к столону, а противоположная ей сторона называется вершиной. В начальные периоды развития клубня на ней располагаются мелкие чешуйчатые листочки, которые не содержат хлорофилла. В пазухах чешуйчатых листочков находятся покоящиеся почки, которые образуют глазки. На клубне глазки располагаются спирально, в верхней части они более сближены, чем в средней части клубня и у его основания [19].
Клубень в начале снаружи покрывается эпидермисом и по мере роста и развития он заменяется на покровную ткань, которая не пропускает воздух. Эта перидерма пробковеет и формирует кожуру. С целью дыхания растение использует небольшие чечевички, которые представлены макроскопическими щелями. Эти чечивички принимают кислород воздуха и удаляют углекислый газ и водяной пар [35].
Клубни картофеля имеют самые разнообразные формы и цвета. Они отличаются по особенностям сорта. Форма клубней определяется отношением его длины к ширине и ширины к толщине. Клубни бывают круглые, округло-овальные, удлиненно-овальные, плоские, длинные, овальные и др. Типы окраски клубней: белые с различной желтизной, сине-фиолетовые и красные с оттенками от светло-розового до интенсивно красного. Мякоть клубня в большинстве случаев белая, но бывает и желтоватая, красная и сине-фиолетовая [5, 11].
Клубни содержат 75% воды, крахмала 20,45 %, сахара 0,3 % сырого протеина 2 %, жира 0,15 %, клетчатки 1% и золы 1,1%. Стебель картофеля в основном прямостоячий, иногда отклоняющиеся в сторону. Высота варьирует от 30 до 150 см. Стебель в основном зеленый, иногда с антоцианом, который дает стеблям красно-бурый оттенок. Интенсивность окраски зависит от влажности почвы, освещенности, удобрений, величины посадочных клубней, и др. [8].
Стебли картофеля ребристые, трех- или четырехгранные, различной опушенности. У некоторых сортов, на листьях, где соединяются грани, иногда ребрах стеблей, формируются выросты зеленой ткани (крылья). По наличию крыльев определяют принадлежность к сорту. Куст картофеля имеет 4-8 стеблей. Количество стеблей зависит от размера посадочных клубней, сорта и количества проросших почек на клубне. При посадке крупных клубней формируется большее количество стеблей и повышается урожайность [64].
Из пазушных почек формируются побеги-столоны, на которых формируются утолщения, называемые клубнями. Столоны тоньше, чем стебли. Столоны тоже могут быть разнообразной длины, так у среднеспелых и позднеспелых сортов они длиннее, у раннеспелых – короче. Листья растения, формирующиеся при прорастании клубней, цельнокрайние и простые. В ходе роста и развития картофеля формируются прерывисто-непарноперисторассеченные листья. Лист имеет из 3-4 пары боковых долей, расположенных противоположно друг от друга, промежуточные и конечную доли. Опушенность листьев слабая. В зависимости от расположения долек подразделяются: первую, вторую, третью, четвертую и конечную. Сортовым отличием являются дольки первой и второй серий [6].
От количества и расположения долек различают сильную и слабую рассеченность листа. Если у растения широкие промежутки между долями и дольками лист называется редкодольным, если они узкие – густодольным или плотным. На нижней стороне листа расположены сети жилок, окраска которых зависит от окраски клубней. У некоторых сортов картофеля жилки, стержень и черешок долей у листа окрашены в красно-фиолетовый или красно-бурый цвет [14].
Листья картофеля формируются на стеблях по спирали. Там, где отходят от стебля листья расположены прилистники. Цветки собраны в соцветия, которые похожи на расходящиеся завитки, сформированные на общем цветоносе. Цветоносы и цветоножки бывают короткие и длинные. Цветки пятерного типа. Цветоножка сочлененная, чашелистники сросшиеся у основания. Чашечка спайно-пятилепестная, зеленая. Венчик колесовидный, который имеет пять сросшихся лепестков. Венчик окрашен сине-фиолетовый, красно-фиолетовый, белые цвета и встречаются синие с разнообразными оттенками [1, 42].
Картофель самоопыляющееся растение, но основная часть сортов стерильная и только некоторые фертильны. Плод картофеля двугнездная сочная зеленая ягода овальной или шаровидной формы с семенами. Картофель растение умеренного климата, но из-за высокой пластичности и селекционным достижениям его выращивают даже в северных районах. Клубни начинают рост при температуре почвы от + 7 до + 12 °С. Максимально быстро клубни прорастают при температуре почвы + 20°С. Корни формируются при температуре не ниже +7 °С. После того как ростки выходят на поверхность почвы, они продолжают расти при температуре от +6 до +8°С, первые листья начинают развитие при температуре от +11 до +13°С [44].
Оптимальная температура почвы для роста клубнеобразования и ботвы от +15+ до +20 °С, увеличение температуры до +30 °С притормаживает рост картофеля. Температура воздуха более + 42°С приводит к прекращению роста ботвы. Ботва может выдержать лишь кратковременное уменьшение температуры почвы до -1 … -1,5°С, развитие останавливается при температуре ниже -7°С. Клубни при температуре меньше -1°С замерзают и загнивают. Растения картофеля из ботанических семян выдерживают температуру до -7 °С [3].
Картофель растение короткого дня и очень светолюбивое. Дефицит света приводит к тому, что клубни становятся этиолированными, с длинными и хрупкими ростками и междоузлиями. Недостаток освещения приводит к тому, что ростки становятся короткими и хрупкими. При достаточном свете ростки толстые, оптимальной дины и зеленые. Дефицит света, приводит к тому, что растения вытягиваются, рост растения замедляется, листья теряют способность к ассимиляции углекислого газа. Поэтому очень важно выбрать правильную схему посадок картофеля. Картофель лучше сажать рядками в северо-южном направлении, чем в западно-восточном, так как растения в течении дня освещаются более равномерно [47].
Надземная часть растения лучше растет при длинном дне, а клубнеобразование лучше проходит при коротком дне. Если картофель произрастает при длительном и интенсивном освещении растения картофеля растут лучше. Клубни и столоны и на свету окрашиваются зеленый цвет, они начинают образовывать хлорофилл и соланин. Соланин ядовитое вещество, но он увеличивает устойчивость картофеля к болезням, и его клубни обладают лучшей семенной продуктивностью [28].
Картофель растение, требовательное к влажности почвы. Его потребность зависит от фазы развития. В начальный период развития растение может потреблять запасы влаги из материнского клубня. После всходов и до образования ботвы идет максимальное потребление влаги [29].
Критический период от начала цветения до прекращения прироста ботвы. Дефицит влаги приводит уменьшению урожая клубней. Транспирационный коэффициент 400-500. Оптимальные условия для роста и развития картофеля, формирования высокого урожая, создаются при влажности почвы 70-80 % от полной полевой влагоемкости в период и клубнеобразования и 60-65 % в период отмирания ботвы и накопления крахмала. Излишек влаги уменьшает сроки вегетации растения. Но влажность почвы более 85 % приводит к отмиранию ботвы и прекращению роста [9].
Одно растение картофеля испаряет около 60-70 л воды за вегетацию, что составляет около 3000 т/га и соответствует 300 мм атмосферных осадков. Водоудерживающая способность зависит от плодородия почвы. Картофель требователен к почве. Урожайность зависит так сильно от водно-физических свойств почвы и уровня плодородия [24].
Картофель – культура влагоемких, рыхлых, высокоокультуренных, воздухо- и водопроницаемых, плодородных почв. Если плотность почвы меньше растение лучше снабжено кислородом и тем выше урожайность [2].
Не очень пригодны для картофеля песчаные, легкие почвы, переувлажненные торфяники и тяжелые суглинки. Картофель переносит повышенную кислотность почвы, более подходящие для него слабокислые почвы. На очень уплотненных почвах всходы задерживаются и посадочные клубни могут загнивать. Поэтому нужно создать рыхлый слой почвы для роста и развития картофеля, т.к. в рыхлых почвах лучший газообмен между атмосферным и почвенным воздухом [18].
Кислород для клубней картофеля нужен больше, чем для семян других растений. Дефицит кислорода в почве приведет к гибели прорастающих клубней и взрослого растения в целом. Суточная потребность корней в кислороде 1 мг/г сухого вещества. Максимальную потребность в кислороде испытывают растущие клубни и столоны. Количество воздуха в почве зависит от ее скважности и пористости. На хорошо подготовленных почвах скважность доходит до 65% объема почвы [22].
Для хорошего развития растений концентрация кислорода должна составлять не менее 5-20% объема почвенного воздуха.
Картофель предъявляет повышенное требование к содержанию питательных веществ. Максимальную потребность картофель испытывает в азоте, фосфоре, калии, кальции и магнии. Потребность увеличивается по мере роста ботвы и продолжается до фазы цветения. Во время цветения картофель потребляют из почвы 60% азота и фосфора и более 50% калия. После отмирания ботвы потребность уменьшается и после ее засыхания прекращается. Для формирования 1т клубней картофель выносит из почвы 5-6 кг азота, 8-10 кг калия, 1,5 - 2 кг фосфора, около 4 кг кальция и 2 кг магния [8, 48].
Таким образом, обзор научной литературы по данному вопросу показывает, что по своей биологии и требованиям к произрастанию картофель может успешно возделываться в условиях Уфимского района Республики Башкортостан.
1.2 Народнохозяйственное значение картофеля
Картофель важнейшая сельскохозяйственная культура, используемая в различных областях народного хозяйства. Клубни картофеля содержат 65-80% воды и 20-25% сухого вещества, в том числе 12-20% крахмала, 1-3% белка, 0,5-0,8% сахара. Спрос на данный продукт стабилен, поэтому актуален и практически важен вопрос увеличения производства. Резервы повышения урожайности остаются старыми, но подходы к их применению должны быть новыми — требуется творческое осмысление, экономический расчет с учетом общественно-экономических, социальных перемен в обществе. Необходимо наращивать производство картофеля, снижать его себестоимость, налаживать каналы реализации и картофелеперерабатывающую базу [42].
Картофель является ценным кормом для КРС. Выход с 1 га количества кормовых единиц и переваримого протеина выше, чем у зерновых культур [27].
В мировом производстве растительных продуктов питания картофель занимает четвертое место, после пшеницы, кукурузы и риса. Картофель является источником крахмала, который применяется в консервном и текстильном производстве. Картофель в полевом севообороте хороший предшественник для многих сельскохозяйственных культур. Он является страховой культурой от неурожая яровой пшеницы [49].
Картофель источник углеводов. Углеводы в основном представлены крахмалом, который после варки составляет около 90% [1].
Картофельный белок хорошо усвояется и обладает высокой питательной ценностью. По аминокислотному составу белок картофеля похож на белок женского молока. Много в клубнях лизина незаменимой аминокислоты, который используется в детском питании [42].
Высокая диетическая ценность жиров картофеля. В жирах содержится линолевая и линоленовая кислоты, которые требуется при обмене веществ. Эти кислоты не накапливают холестерин в крови и обладают сильным антисклеротическим эффектом [2].
Картофель источник аскорбиновой кислоты. Максимальное содержание аскорбиновой кислоты в молодых клубнях. Если включить в ежедневный рацион 0,5-0,6 кг картофеля он восполнит потребность организма в этом элементе [1, 42].
Картофель источник тиамина. Тиамин нужен в деятельности головного мозга, он уменьшает неврозы и болезни сердца. Это антитоксичный и антиканцерогенный элемент. Клубни картофеля содержат пиридоксин, рибофлавин и никотиновую кислоту. Эти витамины нормализуют в организме белковый и углеводный обмен, обезвреживают токсические вещества. Картофель богат лимонной кислотой, которая способствует усвоению кальция. Картофель восполняет калиевый баланс в организме. В нем содержится фосфор и железо, которые положительно сказываются на нервной системе. За счет картофеля можно до 60% покрыть дефицит в железе. Картофель не имеет аналогов. Из него производят пюре, крекеры, хлопья, кисели и т. д. [15].
Картофель – ценный корм для скота и птицы, т.к. усвояемость составляет 85-95% [42].
Первые упоминания о картофеле были в 1536-1537 гг. в индейском селении Сорокота. Участники военной экспедиции, проходившие в этой местности назвали найденные клубни трюфелями [53].
В Испанию картофель был завезен в 1565 г, но культура не пользовалась спросом, т.к. они употребляли их сырыми. Далее культура распространилась в Италию, а затем в Швейцарию [33].
Ботаник Каспар Бохзер дал новому растению научное название Solanum fuberosum (паслен клубнеплодный), которое сохранилось за ним до наших дней.
Картофель попал в Россию около 1700 года, когда Петр 1 послал клубни из Роттердама. Существует мнение, что картофель в Россию пришел и с Востока через Аляску и Камчатку [33, 42].
Питательную ценность картофеля признавали не сразу. Духовенство проклинало чертовы яблоки, а медики утверждали, что его клубни ядовиты. Не смотря на это, картофель сильно распространился в мировом производстве и стал массовым продуктом [53].
Производство картофеля в Европе сокращается, но он имеет много возможностей для распространения в развивающихся странах мира. Так как он пластичный и его возделывают практически во всех почвенно-климатических зонах [1, 6].
1.3 Технология возделывания культуры
Для получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур требуется соблюдать технологию возделывания. Для начала необходимо определиться с местом размещения на участке и в севообороте. Возделывать картофель следует на почвах, которые на протяжении всей вегетации могут сохранить рыхлость. Для картофеля хорошо подходят рыхлые песчаные, супесчаные и суглинистые почвы. Для предупреждения ливневой эрозии почвы посадку картофеля нужно располагать на ровных участках, избегая склонов более 3° [33].
Картофель в севообороте может занимать до 25-33% пашни. Картофель после себя оставляет в почве мало органических остатков. Поэтому в севооборотах с картофелем желательно возделывать сидеральные культуры или многолетние бобовые травы, которые будут обогащать почву органическим веществом. Для повышения гумуса на черноземах нужно следует вносить органические удобрения.
Подготовка почвы под картофель включает систему зяблевой и предпосадочной обработки. Система основной обработки зависит от предшественника, погоды, состояния почвы, засоренности и др. Стерню зерновых и зернобобовых культур лущат на глубину 6-8 см. Дернину многолетних злаковых и злаково-бобовых трав сначала разрабатывают тяжелыми дисковыми боронами БДТ-3, БДТ-7. На полях, засоренных однолетними одно- и двудольными сорняками, применяют обработку осенью после уборки предшествующей культуры гербицидом Раундап [39].
Зябь пашут плугами с предплужниками обычно на глубину 28-30 см. Глубокая пахота не всегда оправдана на супесях и почвах с неглубоким пахотным слоем. В таких случаях возможна вспашка с почвоуглублением до 30 см.
Под картофель часто применяют полупаровую обработку рано вспаханной зяби. При появлении сорняков и падалицы зябь культивируют на глубину 8-10 см. Поля, засоренные многолетними, особенно корнеотпрысковыми сорняками, обрабатывают по типу улучшенной зяби с двумя предпахотными лущениями: первое – дисковое на глубину 5-6 см сразу после уборки, второе – лемешное (или плоскорезное), на 12-14 см, после появления розеток осота и других сорняков. Поле пашут в поздние сроки, после отрастания сорняков. На затопляемых поймах почву под картофель пашут весной [48].
Весенняя обработка черноземов в зоне недостаточного и неустойчивого увлажнения состоит из боронования зяби и предпосадочного рыхления физически спелой почвы плугами без отвалов на глубину 25-27 см в агрегате с боронами, особенно в том случае, когда органические удобрения были внесены осенью.
Гребневая технология возделывания картофеля улучшает аэрацию почвы и обеспечивает хорошее качество работы картофелеуборочных комбайнов. При гребневой технологии возделывания применяют три вида нарезки гребней: осеннюю, весеннюю и – в процессе посадки заделывающими дисками картофелесажалок (которую иногда называют полугребневой).
Гребни нарезают шести- или восьмирядными культиваторами: КОН-2,8 ПМ, КРН-4,2 или КРН-5,6, оборудованными окучниками или двух- и трехъярусными лапами, с междурядьями 70 см без маркеров или с маркерами. Первый проход делают по вешкам. Высота гребней при осенней нарезке должна быть не менее 25 см. Это улучшает размерзание и рыхлость почвы в гребнях [44, 45].
Одновременно с нарезкой гребней можно локально вносить минеральные удобрения. Для этого на культиватор навешивают специальный ящик, вмещающий 0,7 т туков. Удобрения в гребни вносят лентами на глубину не менее 15 см, обеспечивая достаточную почвенную прослойку между лентой удобрений и клубнями. Расход питательных веществ зависит от степени развития ботвы. При мощной ботве расход питательных веществ увеличивается на 20-30 % .
Очень отзывчив картофель на внесение навоза, являющегося источником углекислоты, необходимых макро- и микроэлементов питания. Он делает почву более рыхлой, что особенно важно для тяжелых суглинков. Под картофель навоз и другие органические удобрения необходимо вносить только осенью под зяблевую вспашку [53].
Фосфорно-калийные туки и аммиачные формы азотных удобрений вносят в основной прием осенью под зяблевую вспашку. Сначала на все поле вносят минеральные удобрения (лучше до лущения стерни), а полуперепревший навоз – по загонкам под зяблевую вспашку. Очень эффективным является локальное внесение удобрений при нарезке гребней, или в рядки при посадке картофеля. Внесение же части удобрений в подкормку приводит к излишнему уплотнению почвы и бывает малоэффективным, особенно при недостаточном увлажнении. Обычно подкормки нецелесообразны, особенно, если в почву внесена полная доза удобрений [12].
Картофель очень чувствителен к хлору (снижается содержание крахмала в клубнях, ухудшаются их вкусовые качества). Хлорсодержащие калийные туки (хлористый калий и др.) необходимо вносить осенью под зяблевую вспашку, чтобы обеспечить вымывание ионов хлора осадками за пределы корнеобитаемого слоя. Для весеннего внесения нужно использовать бесхлоровые формы калийных удобрений. Нитратные формы азотных удобрений лучше использовать при весеннем внесении [8].
Густота посадки стандартных клубней массой 50-80 г составляет 53-55 тыс/га. Глубина посадки картофеля составляет 5-10 см и зависит от крупности клубней, способа посадки, свойств почвы и др. Современные сажалки СН-4Б, СКС-4, КСМ-4 (четырехрядные) и КСМ-6 (шестирядные) позволяют загружать в них семенной картофель любым самосвальным транспортом, так как высота загрузки небольшая – 44 см. Для обеспечения нужной густоты и равномерности посадки клубней картофель сажают с приводом от вала отбора мощности трактора МТЗ-80/82 при скорости движения с сажалкой СН-4Б не более 5-6 км/ч, а СКС-4 и КСМ-6 – не более 6,5-7,5 км/ч [47; 54].
Протравливают картофель против грибных заболеваний путем обильного опрыскивания клубней в буртах или путем погружения контейнеров с картофелем в ванну с рабочей жидкостью [25].
Основные задачи ухода за плантацией картофеля это обеспечить рыхлость почвы, защиту растений от сорняков, болезней и вредителей в течение всей вегетации. На посадках картофеля проводят 2-3 довсходовых (через каждые 5-6 дней) боронования, а после всходов – междурядные обработки для уничтожения сорняков и почвенной корки. Окучивание картофеля улучшает рыхлость почвы и создает лучшие условия для клубнеобразования, уничтожает сорняки.
Картофель может сильно поражаться различными инфекционными (грибными, бактериальными, вирусными, нематодными и др.) и неинфекционными болезнями, снижающими его урожайность в среднем на 25 %. Поэтому против фитофторы картофель обрабатывают рекомендуемыми фунгицидами [25;72].
Вредители картофеля многочисленны (около 60 видов насекомых, слизней, грызунов): колорадский жук, проволочник, картофельная моль и др. Борьба с колорадским жуком, самым распространенным и опасным вредителем картофеля – насущная необходимость. Интегрированная защита картофеля от колорадского жука предусматривает прежде всего систему агротехнических мер, ограничивающих его численность и применение инсектицидов. [48].
Уборка картофеля должна быть завершена до наступления среднесуточной температуры воздуха не ниже +5°С, почвы – не ниже +8°С. При температуре воздуха ниже +5°С повреждения на клубнях не залечиваются, что приводит к значительным потерям картофеля при хранении. Предуборочное удаление ботвы – обязательный агротехнический прием, необходимый для ускорения созревания картофеля, просыхания гребней и гряд, предупреждения поражения клубней фитофторозом, повышения качества клубней [46].
Таким образом, картофель основной продукт в рационе человека и при соблюдении правильной технологии возделывания культуры можно получить высокий урожай хорошего качества.
1.4 Заболевания картофеля и способы ее защиты
Картофель относится к таким культурам, которые в большей степени поражаются болезнями. Его ботва и клубни вследствие большого содержания воды, хороший субстрат для размножения вирусов, грибов, бактерий. Пагубность болезней картофеля может быть значительной, потери урожая могут достигать 50-70 % при одновременном снижении качества [20].
Согласно ГОСТ 7001-91 клубни семенного картофеля должны быть здоровыми, целыми, с окрепшей кожурой, по форме и окраске типичными для данного ботанического сорта, сухими, непроросшими и не допускается наличие клубней, пораженных мокрой резиновой гнилью, с признаками «удушья», подмороженных, с ожогами, уродливых, с израстаниями и легкообламывающимися наростами.
В Республике Башкортостан наиболее опасными заболеваниями картофеля являются фитофтороз, ризоктониоз, бактериозы, парша, вирусные болезни, фомозная гниль. В последнее время стала появляться картофельная нематода и другие опасные болезни [59].
Многие исследования показали, что пораженность растений картофеля фитофторозом в основном зависит от условий года. Особенно большой ущерб болезнь наносит в годы с умеренной температурой воздуха и обильными осадками во второй половине вегетации [64].
Фитофтороз – возбудитель которого псевдогриб Phytophthorainfestans (отдел Оомикота). Во влажные нежаркие периоды поражаются листья, стебли, клубни. Первые признаки заболевания в поле наблюдаются на ростках картофеля. На листьях, начиная с нижних, а также на отдельных участках стебля появляются быстро увеличивающиеся темно-бурые пятна. Листья чернеют и засыхают, во влажную погоду загнивают. На клубнях обозначаются резко очерченные сероватые, а затем бурые вдавленные твердые пятна различного размера
