Устойчивость к болезням и продуктивность картофеля в зависимости от регуляторов роста в лесостепи среднего поволжья
На правах рукописи
Бородакова Наталья Николаевна
УСТОЙЧИВОСТЬ К БОЛЕЗНЯМ И ПРОДУКТИВНОСТЬ
КАРТОФЕЛЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА
В ЛЕСОСТЕПИ СРЕДНЕГО ПОВОЛЖЬЯ
Специальность 06.01.07 – защита растений
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата сельскохозяйственных наук
Саратов 2013
Диссертационная работа выполнена в Федеральном государственном
бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального
образования «Самарская государственная сельскохозяйственная академия»
Научный руководитель – Кинчарова Марина Николаевна
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
Официальные оппоненты: Маркелова Тамара Сергеевна
доктор сельскохозяйственных наук, старший
научный сотрудник, государственное научное
учреждение «Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Юго-Востока», заведующая
лабораторией иммунитета
Хорошева Татьяна Михайловна
кандидат биологических наук, доцент,
Саратовский государственный аграрный
университет им. Н.И. Вавилова, доцент кафедры
защиты растений и плодоовощеводства
Ведущая организация – Саратовская научно-исследовательская
лаборатория государственного научного учреждения
«Всероссийский научно-исследовательский
институт защиты растений»
Защита состоится «15» _марта_ 2013 года в 13 часов на заседании диссертационного совета Д. 220.061.05 при федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова» по адресу: 410012, г. Саратов, Театральная площадь, д. 1.
E-mail: [email protected]
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ».
Автореферат разослан « » ________ 2013 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета Пронько Нина Анатольевна
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Картофель является культурой, возделывание которой всегда сопряжено с риском поражения болезнями. Потери от вирусных и вироидных болезней находятся в очень широких пределах - от нескольких процентов до полной гибели товарного урожая в зависимости от степени и характера зараженного материала, вида вируса, агротехнических мероприятий. Кроме того, ухудшается форма и товарность клубней, снижается содержание в них крахмала, белка.
В Самарской области картофель больше всего поражается такими болезнями, как: веретеновидность клубней (ВВКК), закручивание листьев (М-вирус), морщинистая и полосчатая мозаики (У-вирус), крапчатая мозаика (X, S-вирусы), скручивание листьев (L-вирус). Ущерб, наносимый ими картофелеводству, по данным Ю.А. Леонтьевой (1966), исчисляется потерей урожая в 25-30%.
В настоящее время все больший интерес представляют биологически активные вещества (БАВ), которые применяют для повышения урожайности и устойчивости растений к биотическим и абиотическим стрессам. Влияние регуляторов роста на устойчивость к заболеваниям картофеля в лесостепи Среднего Поволжья согласно литературным данным изучено слабо. В этой связи применение регуляторов роста для повышения устойчивости картофеля к болезням, снижения токсичности тяжелых металлов и формирования качественного урожая клубней является актуальным и перспективным направлением картофелеводства.
Степень разработанности проблемы. Исследованию применения регуляторов роста для повышения продуктивности и устойчивости картофеля к болезням в России и в отдельных ее регионах посвящены работы И.Н. Порсева, Н.Д. Романенко, А.Р. Цыганова, В.В. Вакуленко, А.А. Маладаева, В.И. Бегунова, В.П. Боровой, А.П. Голощапова, Е.В. Рогозиной, Д.А. Постникова, В.А. Шмыгли, М.Н. Кинчаровой, В.В. Немченко, С.Б. Рахмадиевой, Ю.А. Леонтьевой, Г.И. Соколовой, А.Б. Кошелевой и других.
Проблемой повышения устойчивости картофеля к болезням в Поволжском регионе в свое время занимались Ю.А. Леонтьева, А.М. Макеева, Г.И. Соколова, А.Б. Кошелева, М.Н. Кинчарова и др.
Несмотря на проведенные исследования, в условиях лесостепи Среднего Поволжья ряд аспектов этой проблемы требует дальнейшего изучения и развития. В частности, недостаточно изучена эффективность регуляторов роста по устойчивости к грибным и вирусным болезням, практически не исследовано влияние регуляторов роста на биохимические процессы в растении картофеля. Все это обусловило выбор темы исследования, его цель и задачи.
Цель исследований заключается в изучении роли регуляторов роста в повышении устойчивости картофеля к болезням, увеличении продуктивности картофеля в богарных условиях Самарской области. Для достижения данной цели в работе были поставлены следующие задачи:
- выявить действие предпосадочной обработки клубней регуляторами роста Агат-25К, Гумат натрия, Эль-1, Планриз на устойчивость картофеля к болезням;
- определить зависимость изменения биохимических процессов, происходящих в растении картофеля, от обработки биологически активными веществами;
- исследовать действие регуляторов роста на содержание тяжелых металлов в растениях и клубнях картофеля в процессе выращивания;
- дать оценку продуктивности и качества картофеля в зависимости от применения биологически активных веществ;
- установить экономическую и экологическую эффективность применения регуляторов роста.
Объект исследований: посадки картофеля на черноземах обыкновенных без орошения в условиях лесостепи Среднего Поволжья.
Предмет исследований: регуляторы роста, болезни различной этиологии, влияющие на продуктивность картофеля.
Научная новизна. Впервые, в условиях лесостепи Среднего Поволжья исследовано влияние предпосадочной обработки клубней картофеля регуляторами роста на биохимические процессы картофельного растения и возможность их использования для диагностирования реакции растений на стрессовые факторы. Выявлено их положительное влияние на урожайность и качество клубней.
Теоретическая и практическая значимость работы. Материалы диссертации, сформулированные в ней научные положения и выводы, могут найти применение при решении проблем борьбы с болезнями картофеля для получения стабильных урожаев высокого качества в условиях лесостепи Среднего Поволжья.
Обосновано применение регуляторов роста Агат-25К и Планриз. Проведенные полевые исследования подтверждают их высокую эффективность при предпосадочной обработке клубней картофеля. Использование результатов исследований позволяет повысить устойчивость к вирусным болезням, альтернариозу, а также повысить урожайность картофеля на 0,53-4,97 т/га.
Методология и методы исследования. Методика исследований включала разработку теоретических положений по повышению устойчивости к болезням и продуктивности картофеля при использовании регуляторов роста, их экспериментальную проверку в полевых и лабораторных условиях и экономическую оценку полученных результатов. Теоретические исследования проводились на основе обобщения и анализа. Экспериментальные исследования выполнены в полевых условиях методом закладки опытов с организованными повторениями и лабораторных опытов с последующей обработкой результатов исследований статистическими методами.
Основные положения, вносимые на защиту:
- обработка клубней перед посадкой регуляторами роста повышает устойчивость к болезням растений на вариантах с Агатом-25К и Эль-1 на 19,1-15,8% и клубней с Агатом-25К и Гуматом натрия на 6,7-10,2% соответственно.
- биологически активные вещества повышают общую оводненность растений, обеспечивают повышение водоудерживающей способности листьев, способствуют увеличению содержания свободного пролина и активности окислительных ферментов, тем самым повышая стрессоустойчивость растений;
- на фоне применения биопрепарата Планриз более эффективно снижается накопление кадмия и цинка, Эль-1 - свинца и цинка и Агата-25К - кадмия и свинца.
Достоверность результатов исследований подтверждается достаточным объемом экспериментальных данных, полученных с применением апробированных и стандартизированных методик, применением общепринятых методов математического анализа, докладами основных положений на международных научно-практических конференциях.
Реализация результатов исследований. Производственная проверка результатов исследований проводилась в ООО «Солана-Агро-Сервис» Волжского района Самарской области на площади 20 га. Применение регуляторов роста позволило в условиях 2011 г. получить среднюю урожайность картофеля сорта Ароза на уровне 30,0 т/га. Годовой экономический эффект от внедрения составил 154 тыс. руб./га.
Апробация работы. Результаты исследований по теме диссертации представлены на международной научной конференции ГНУ Ульяновского НИИСХ Россельхозакадемии «Экология, генетика, селекция на службе человечества» (Ульяновск, 2011). Ежегодно докладывались на заседаниях кафедры химии и защиты растений и научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов ФГБОУ ВПО «Самарская ГСХА» (Самара, 2007-2010).
Публикации по теме диссертации. По материалам диссертации опубликовано 5 научных работ, из них 2 – в изданиях, рекомендованных ВАК.
Структура и объем работы. Работа изложена на 147 страницах компьютерного текста. Состоит из введения, 7 глав, выводов, рекомендаций, списка использованной литературы (включает 342 наименования, в том числе 14 - на иностранных языках) и 30 приложений. Содержит 10 таблиц и иллюстрирована 41 рисунком. В приложения вынесена 21 таблица.
Личный вклад соискателя состоит в изучении литературных источников по теме диссертации, получении исходных данных научных экспериментов, апробации и проверке использования регуляторов роста, подготовке материалов для написания 5 публикаций, по основным положениям, выносимым на защиту, в том числе 2 статей в журналах, рекомендованных ВАК.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во «Введении» обоснована актуальность работы, ее теоретическая и практическая значимость, представлены основные положения, выносимые на защиту и апробация работы.
В первой главе «Обзор литературы» на основе анализа источников отечественной и зарубежной литературы отражены вопросы о современном состоянии картофелеводства, влиянии и перспективах использования регуляторов роста для повышения роста и развития, продуктивности, устойчивости картофеля к болезням и абиотическим стрессорам. Вопросам повышения роста и развития растений и продуктивности картофеля под действием регуляторов роста посвящены работы А.Р. Цыганова, В.В. Вакуленко, А.А. Маладаева, В.И. Бегунова, А.П. Голощапова и других. Анализ работ В.С. Серебренникова, Е.В. Рогозиной, D. Kaley, В. Nagaich, В. Лизда, Д.А. Постникова, В.А. Шмыгли, М.Н. Кинчаровой, В.В. Немченко, С.Б. Рахмадиевой, Ю.А. Леонтьевой, А.М. Макеевой, Г.И. Соколовой, А.Б. Кошелевой, Г.К. Марковской показал, что регуляторы роста повышают устойчивость растений к некоторым болезням картофеля. Однако, в связи с созданием новых регуляторов роста, введением в производство новых сортов, повышением вредоносности болезней картофеля требуются новые решения этой проблемы. Обобщение опубликованного научного материала по применению регуляторов роста на картофеле позволило сформулировать программу исследований и разработать схему полевого опыта, результаты которого легли в основу диссертационной работы.
Во второй главе «Условия, исходный материал и методика исследований» приводятся методика и условия проведения исследований. Экспериментальные полевые опыты проводили в 2007-2010 гг. на поле кафедры химии и защиты растений Самарской государственной сельскохозяйственной академии, расположенной в Центральной зоне Самарской области: рельеф выровненный, почва – чернозем обыкновенный. Лабораторные исследования выполнены в ГБУ «Самарская областная лаборатория по диагностике и контролю качества картофеля», лаборатории ФГУ «Станция агрохимической службы «Самарская», в зоотехнической лаборатории Самарской ГСХА.
Схемой опыта предусмотрено пять вариантов: 1 - замачивание в воде (контроль); 2 - обработка 0,5% раствором препарата Агат-25К; 3 - 1% раствором Гумата натрия; 4 - 0,1% раствором Планриза; 5 - 0,5% раствором Эль-1. Для исследований был взят среднеспелый сорт Ресурс, рекомендованный к возделыванию в Средневолжском (7) регионе.
Закладка и проведение исследований осуществлялись в соответствии с требованиями методики полевого дела (Б.А. Доспехов, 1983). Опыт заложен методом организованных повторений сплошным способом размещения. Посадка картофеля проводилась вручную с площадью питания одного растения 0,35 м2 (70х50 см). В каждом варианте высаживалось 2 рядка по 5 растений в трехкратной повторности. Учетная площадь делянки 3,5 м2 (методика Ю.А. Леонтьевой (1967)).
Фенологические наблюдения осуществляли по Методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур (Картофель, овощные и бахчевые культуры) (1975).
Оценка растений картофеля на пораженность явными формами болезней проводилась визуально в поле - путем осмотра растений с определением симптомов (Методические указания по защите картофеля от болезней и вредителей, 1972; Бордукова, 1972).
Наличие альтернариоза картофеля определяли путем маршрутных обследований посадок картофеля в течение вегетации с периодичностью каждые 10 дней. Пораженность картофеля устанавливали визуально по характерным симптомам на ботве сразу же после появления болезни на растениях. При практическом учете альтернариоза на картофельном растении степень поражения определяли в соответствии со стандартной шкалой (Билай, Элланская, 1982):
0 баллов – симптомы поражения отсутствуют;
1 балл – поражение составляет от 1 до 10% поверхности листьев в виде единичных пятен на отдельных растениях;
2 балла – поражено от 10 до 25% поверхности листьев;
3 балла – поражено от 25 до 50% поверхности листьев картофеля;
4 балла - поражено более 50% площади листовой поверхности всех растений;
5 баллов – все листья растений полностью поражены.
Ассимиляционную поверхность листьев определяли контурным методом по оригинальной программе на ВЭВМ Pentium IV (Дулов, 2000).
Учет урожая, анализ клубней осуществлялся вручную, покустно и поделяночно по методике Ю.А. Леонтьевой (1967).
В лабораторных условиях определяли показатели общей оводненности и водоудерживающей способности листьев картофеля по А.И. Ермакову (1972); содержание свободного пролина - по L.S. Bates (1973); активность окислительных ферментов - по методу А.Н. Бояркина (1951, 1954) и А.И. Ермакова (1972) с использованием КФК-3; содержание тяжелых металлов - методом атомно-абсорбционной спектрометрии (ГОСТ 123-41.281-87) с пламенной и беспламенной атомизацией на атомно-абсорбционном спектрофотометре в пламени ацетилен-воздух; содержание сухого вещества, белка, сахара, азота, фосфора, калия в растениях и клубнях согласно «Руководству по анализам кормов» (1993), крахмала на инфракрасном анализаторе - ИКА 4500. Анализы проводились согласно нормативно-технической документации по ГОСТ Р 51417-99, 26176-91, 26226-84, 26570-85.
Данные по урожайности картофеля подвергались обработке методом дисперсионного анализа по Б.А. Доспехову (1973) на персональном компьютере в вычислительном центре Самарской ГСХА.
Расчеты экономической эффективности результатов исследований выполнены на ПЭВМ с использованием программ экономического обоснования научно-исследовательских работ и расчета технологической карты по методическим указаниям для расчета экономической эффективности дипломных квалификационных работ (Несмеянов, 2009).
Ресурсо-экологическая оценка эффективности земледелия на биологической основе проводилась с использованием показателей энергозатрат, энергетической эффективности, направленности воспроизводства почвенного плодородия, производительности агросистемы на единицу совокупного энергетического ресурса, производительности агросистемы на единицу денежных затрат (Рабочев, 2006).
По метеорологическим показателям 2007 г. характеризуется как влажный (ГТК=1,08), 2008 г.- достаточно увлажненный (ГТК=0,84), 2009 г. - засушливый (ГТК=0,53), 2010 г. - острозасушливый (ГТК=0,2).
В третьей главе «Влияние биологически активных веществ на рост, развитие и устойчивость растений картофеля к болезням» изложены результаты полевых опытов.
Влияние регуляторов рост на рост и развитие растений картофеля. Установлено, что препараты способствовали лучшей всхожести растений на 8,4-16,6% и сохранности их к уборке на 3,0-3,3% соответственно (рисунок 1). На вариантах с применением Планриза и Эль-1 отмечена наибольшая всхожесть (88,3 и 93,3%). Наибольшую сохранность обеспечивали Агат-25К и Планриз (на 3,0-3,3% выше контроля соответственно).
Рисунок 1 - Влияние регуляторов роста на полноту всходов и сохранность растений картофеля к уборке, %, (2007-2010 гг.)
В фазу всходов препараты способствовали увеличению высоты растений на 4,0-18,5% (таблица 1). К фазе бутонизации рост растений активизировался по вариантам опыта от 1,3 до 14,9%. В фазу цветения - от 15,0 до 21,6%. Наиболее эффективными по этому показателю были Планриз и Агат-25К, где высота растений картофеля по фазам развития существенно увеличивалась.
Таблица 1 - Влияние регуляторов роста на рост и развитие
растений картофеля
| Варианты опыта | Высота по фазам, см | Площадь листа, см2 | ||
| всходы | бутонизация | цветение | ||
| Контроль | 12,4 | 22,8 | 36,0 | 109,4 |
| Агат-25К | 13,3 | 25,3 | 43,0 | 114,2 |
| Гумат натрия | 12,9 | 24,3 | 42,4 | 128,6 |
| Планриз | 12,3 | 26,2 | 43,8 | 99,7 |
| Эль-1 | 14,7 | 23,1 | 41,4 | 121,3 |
| НСР05 | 1,53 | 2,12 | 1,52 | 3,20 |
Средняя площадь листа колебалась от 99,7 до 121,3 см2, что превышало контроль на 4,4-17,6% (за исключением варианта с Планризом, который не оказывал существенного влияния на данный показатель).
В благоприятные годы наиболее эффективно действие на рост и развитие растений препаратов Агат-25К и Эль-1, а в засушливые - Планриз.
Устойчивость картофеля к болезням. Установлено, что все изучаемые препараты оказали положительное влияние на устойчивость растений к болезням. В среднем по всем вариантам количество внешне здоровых растений было выше, чем в контроле на 10-19,1% (таблица 2). Наиболее эффективными оказались Агат-25К и Эль-1 (количество внешне здоровых растений было больше на 19,1 и 15,8% соответственно).
Все изучаемые препараты повышали устойчивость растений к вирусным болезням на 5,7-12,3%. Отмечено, что наибольшего распространения вирусные болезни достигали в 2009 г. (до 33,4% в контроле), что объясняется благоприятными для распространения вирусов условиями, сложившимися в период вегетации.
Таблица 2 - Проявление внешних признаков болезней, 2007-2010 гг., %
| Вариант опыта | Внешне здоровых растений | Всего больных и недоразвитых растений | В том числе | ||
| с вирусными болезнями | с ВВКК | с болезнями невыясненной этиологии | |||
| Контроль | 51,7 | 48,3 | 20,7 | 8,4 | 19,2 |
| Агат-25К | 70,8 | 29,2 | 8,4 | 2,5 | 18,3 |
| Гумат натрия | 50,0 | 50,0 | 10,0 | 8,3 | 31,7 |
| Планриз | 61,7 | 38,3 | 15,0 | 8,3 | 15,0 |
| Эль-1 | 67,5 | 32,5 | 10,8 | 5,9 | 15,8 |
| НСР05 | 2,24 | 2,17 | |||
В отношении вредоносного заболевания - веретеновидность клубней картофеля (ВВКК), вызываемого вироидом, отмечено, что наиболее эффективными оказались Агат-25К и Эль-1. Действие других препаратов на устойчивость к данному заболеванию в основном не проявлялось.
Также все изучаемые препараты в основном способствовали снижению количества растений, пораженных болезнями невыясненной этиологии, выражавшимися в образовании недоразвитых и невзошедших растений. Исключение составил вариант с Гуматом натрия, где таких растений было в среднем на 12,5% больше, чем в контроле.
Альтернариоз (Alternaria solani) является основным микозом, поражающим картофель в период вегетации культуры. Проведённые исследования выявили, что все регуляторы роста оказали положительное влияние на снижение распространенности болезни в среднем на 8,9-20,0%, варьируя по годам от 3,4-3,7% (в 2010 г.), 3,3-13,3% (в 2008 г.) до 10,0-46,7% (в 2009 г.) (таблица 3).
Развитие болезни изменялось не столь существенно и в среднем составило 1,1 балла с варьированием по годам от 1,0 до 1,4 балла. Причем наибольших значений развитие болезни достигало в 2010 г. (от 1,0 до 2,0 баллов), то есть в год с наименьшим распространением болезни. Наибольший эффект от применения препаратов был получен в условиях 2008 г., когда альтернариоз достигал наибольшего распространения. Наиболее эффективными оказались препараты Агат-25К и Эль-1, в которых распространенность не превышала 20,0-22,5% соответственно, а развитие болезни 1,0 балла.
Таблица 3 - Влияние на распространенность и развитие альтернариоза
картофеля в период вегетации
| Вариант опыта | 2008 г. | 2009 г. | 2010 г. | Среднее | ||||
| распространенность % | развитие, балл | распространенность % | развитие, балл | распространенность, % | развитие, балл | распространенность % | развитие, балл | |
| Контроль | 53,3 | 1,3 | 60,0 | 1,0 | 6,7 | 2,0 | 40,0 | 1,4 |
| Агат-25К | 43,3 | 1,0 | 13,3 | 1,0 | 3,3 | 1,0 | 20,0 | 1,0 |
| Гумат натрия | 50,0 | 1,0 | 16,7 | 1,0 | 3,3 | 2,0 | 23,3 | 1,3 |
| Планриз | 40,0 | 1,0 | 50,0 | 1,1 | 3,3 | 1,0 | 31,1 | 1,0 |
| Эль-1 | 50,0 | 1,1 | 13,3 | 1,0 | 3,3 | 1,0 | 22,5 | 1,0 |
Как правило, больные растения продуцировали деформированные клубни веретеновидно-грушевидной формы, а также клубни с трещинами и уродливые. Наименьшее количество больных клубней было выявлено по вариантам с Агатом-25К и Гуматом натрия (на 6,7-10,2% меньше по сравнению с контролем). В отношении поражения клубней паршой обыкновенной было отмечено, что наибольший процент поражения этим заболеванием был на варианте с Гуматом натрия (14,3%), что на 2,5% ниже контроля (таблица 4). Остальные препараты способствовали снижению поражения клубней паршой на 4,0-4,5%.
Наибольшее количество клубней, пораженных различными деформациями (особенно грушевидностью, веретеновидностью и клубней и с трещинами), образовывалось в варианте с предпосадочной обработкой Планризом (на 1,6% больше, чем в контроле). Снижению деформации и растрескивания клубней способствовали Агат-25К, Гумат натрия и Эль-1.
В засушливые годы меньшему образованию клубней с трещинами и уродливых способствовали Эль-1 и Планриз. В острозасушливые годы препараты способствовали снижению поражения клубней паршой обыкновенной на 9,0-18,4% и меньшей их деформации. Отмечено, что Гумат натрия чаще способствовал развитию парши обыкновенной в годы с нормальной влагообеспеченностью и со средней температурой воздуха в июле около 220С. Биопрепарат Планриз во влажные годы чаще способствует растрескиванию клубней, а в засушливые – сдерживает.
Таблица 4 - Поражение клубней картофеля болезнями, 2007-2010 гг., %
| Варианты опыта | Всего больных клубней | В том числе | |||
| с паршой обыкновенной | грушевидность и веретеновидность | с трещинами | уродливость | ||
| Контроль | 34,8 | 16,8 | 7,3 | 7,0 | 3,7 |
| Агат-25К | 24,6 | 12,3 | 7,2 | 5,1 | 0 |
| Гумат натрия | 28,1 | 14,3 | 5,6 | 4,9 | 3,3 |
| Планриз | 31,9 | 12,7 | 6,2 | 11,0 | 2,4 |
| Эль-1 | 29,2 | 12,8 | 5,8 | 8,4 | 2,2 |
| НСР05 | 2,49 | ||||
Таким образом, обработка клубней перед посадкой регуляторами роста стимулирует снижение количества больных растений и клубней. Наиболее эффективными были Агат-25К и Эль-1.
В четвертой главе «Влияние регуляторов роста на биохимические процессы в картофельном растении» приводятся результаты лабораторных исследований по влиянию регуляторов роста на водный режим, содержание свободного пролина и активность окислительных ферментов в растениях.
Выявлено, что в основном регуляторы роста повышали общую оводненность растений с фазы полных всходов до фазы цветения, а в фазу активного клубнеобразования в основном снижали. Отмечено, что общая оводненнность в вариантах с обработкой регуляторами роста сильно зависела от количества выпавших осадков. А именно, в условиях достаточного увлажнения все препараты повышали общую оводненность, а при недостатке влаги снижали (таблица 5).
Водоудерживающая способность повышалась под действием всех препаратов во все годы изучения, за исключением Эль-1 в 2010 г. Агат-25К и Планриз, усиливали водоудерживающую способность в течение вегетации картофеля.
Таблица 5 - Водный режим растений картофеля, %
| Варианты опыта | Общая оводненность | Водоудерживающая способность | ||||||
| 2007г. | 2008г. | 2009г. | 2010г. | 2007г. | 2008г. | 2009г. | 2010г. | |
| Контроль | 81,6 | 81,6 | 79,8 | 78,0 | 43,6 | 50,1 | 55,5 | 38,9 |
| Агат-25К | 81,1 | 80,8 | 81,1 | 79,0 | 54,7 | 53,4 | 58,3 | 39,0 |
| Гумат натрия | 82,2 | 80,6 | 80,4 | 77,8 | 49,5 | 52,7 | 61,0 | 40,4 |
| Планриз | 81,3 | 80,5 | 78,9 | 51,5 | 55,8 | 52,5 | 58,4 | 42,0 |
| Эль-1 | 80,9 | 80,7 | 79,9 | 77,4 | 55,5 | 52,0 | 61,1 | 38,4 |
Корреляционный анализ зависимости изменения показателей водного режима и поражения растений и клубней болезнями выявил, что чем выше водоудерживающая способность листьев картофеля, тем меньше клубни поражаются грушевидностью и веретеновидностью (коэффициент корреляции -0,69) и, чем выше общая оводненность растений, тем больше наблюдается растрескивание клубней (с коэффициентом 0,71).
Таким образом, при усилении засухи, предпосадочная обработка клубней БАВ обеспечивала повышение водоудерживающей способности листьев и соответственно выносливость растений к обезвоживанию и перегреву почвы. Во все годы наиболее эффективными были Агат-25К и Планриз.
Лабораторные исследования по изучению влияния регуляторов роста на накопление свободного пролина в тканях растений картофеля при естественных условиях выращивания культуры показали, что его содержание значительно варьировало в зависимости от погодных условий года и вида препарата.
Как правило, в благоприятных для картофеля условиях содержание свободного пролина снижалось по всем вариантам опыта, а в засушливых условиях повышалось по фазам развития к концу вегетации. Наиболее часто содержание свободного пролина повышалось под действием Гумата натрия, Эль-1 и Планриза. В условиях 2010 г. содержание стрессовой аминокислоты повышалось интенсивно под действием всех препаратов, но наиболее выражено по Агату-25К, Эль-1 и Гумату натрия (рисунок 2).
Выявлено, что общая оводненность растений находилась в определенной зависимости от степени накопления свободного пролина в растениях, а именно в начале вегетации, когда отмечался достаточно высокий уровень общей оводненности растений (более 80%), содержание пролина у опытных растений было на невысоком уровне. Затем при снижении общей оводненности, накопление пролина возрастало, а к концу вегетации снижался и уровень оводненности и содержание пролина.
Рисунок 2 - Содержание свободного пролина, %
Регуляторы роста оказывали также существенное влияние на активность окислительных ферментов. В благоприятные влагообеспеченные годы активность пероксидазы повышалась наиболее сильно в начальный период роста и развития растений по всем вариантам по сравнению с контрольными растениями, а затем к концу вегетации снижалась. В засушливые же годы наоборот, активность пероксидазы возрастала по мере усиления засухи от начала к концу вегетации, достигая наибольших значений в 2010 г.
Корреляционный анализ показал высокую обратную корреляционную зависимость с коэффициентами корреляции -0,95 и -0,75 между активностью пероксидазы, водоудерживающей способностью и общей оводнённостью растений.
Активность пероксидазы в основном снижалась под действием Гумата натрия и Агата-25К, независимо от условий года, за исключением экстремально засушливого 2010 г.
Планриз и Эль-1, повышали активность указанного фермента в годы с достаточным увлажнением и чаще снижали в засушливые. Кроме того, Эль-1 способствовал большей активности пероксидазы в острозасушливом 2010 г., когда водоудерживающая способность по этому варианту понижалась, повышалось содержание свободного пролина и таким образом активировались защитные механизмы растений.
Замечено, что активность полифенолоксидазы изменяется менее интенсивно, чем пероксидазы. Наблюдалась несколько иная тенденция в изменении активности этого фермента в течение вегетации, а именно во влагообеспеченном 2008 г. активность полифенолоксидазы несколько возрастала от фазы всходов до клубнеобразования, в засушливых условиях 2009 – снижалась, и существенно изменялась в 2010 г.
Корреляционный анализ показал, что по данному окислительному ферменту также отмечается обратная корреляционная зависимость между общей оводнённостью растений и его активностью. А именно, чем выше общая оводнённость растений, тем меньше активность полифенолоксидазы с коэффициентом корреляции -0,8. Кроме того была отмечена средняя корреляционная зависимость между активностью полифенолоксидазы и содержанием свободного пролина с коэффициентом 0,59.
Таким образом, регуляторы роста способствовали повышению активности ферментов под действием стрессовых факторов в засушливых условиях.
В пятой главе «Влияние регуляторов роста на содержание тяжелых металлов в растениях и клубнях картофеля» приводятся результаты исследования влияния регуляторов роста на аккумуляцию тяжелых металлов.
Анализ перед уборкой показал, что в ботве всех вариантов аккумулировалось больше кадмия по сравнению с контролем на 12,5-26,0%, цинка на 3,0-9,8% и свинца – 2,6-12,9%. Причем цинк накапливался в растениях с обработкой всеми препаратами, за исключением Планриза, а свинец только в вариантах с применением Агата-25К и Эль-1 (таблица 6).
В клубнях степень накопления элементов существенно ниже, чем в растениях, а именно содержание кадмия в клубнях снижалось на 4,9-17,5% или незначительно повышалось (на 5,8-11,6%); цинка на 9,4-19,3% и 1,0-13,2% соответственно. В отношении свинца отмечено несколько большее варьирование – снижение на 1,5-40,3% или повышение на 10,4-26,9%. Наиболее эффективными по снижению содержания тяжелых металлов в клубнях оказались Агат-25К и Планриз.
Таблица 6 - Содержание тяжелых металлов, мг/кг, 2008-2010 гг.
| Варианты опыта | В растениях | В клубнях | ||||
| Cd | Zn | Pb | Cd | Zn | Pb | |
| Контроль | 0,216 | 44,36 | 2,31 | 0,103 | 21,8 | 0,67 |
| Агат-25К | 0,272 | 48,7 | 2,36 | 0,098 | 24,67 | 0,40 |
| Гумат натрия | 0,269 | 47,86 | 1,43 | 0,109 | 21,96 | 0,85 |
| Планриз | 0,243 | 33,5 | 2,24 | 0,085 | 17,60 | 0,73 |
| Эль-1 | 0,259 | 45,6 | 2,62 | 0,115 | 19,76 | 0,65 |
Выявлено, что чем выше содержание кадмия в растениях картофеля, тем больше отмечается поражение их вироидом веретеновидности клубней (коэффициент корреляции 0,58) и образование грушевидных клубней (0,55), что является дополнительным симптомом поражения ВВКК. Также корреляционный анализ показал, что чем выше содержание цинка в клубнях, тем меньше они поражаются паршой обыкновенной (0,59) и тем больше они склонны к растрескиванию (0,55).
В шестой главе «Влияние регуляторов роста на урожайность, его структуру, и содержание питательных веществ в клубнях картофеля» показано, что регуляторы роста способствовали повышению урожайности на 0,53-4,97 т/га (таблица 7).
Таблица 7 - Влияние предпосадочной обработки клубней регуляторами роста
на продуктивность картофеля, 2007-2010 гг.
| Варианты опыта | Количество клубней, шт./куст | Средняя масса 1 клубня, г | Общая урожайность, т/га | Товарность, % | |
| всего | в том числе товарных | ||||
| Контроль | 5,3 | 3,0 | 73,2 | 11,9 | 78,1 |
| Агат-25К | 5,3 | 3,2 | 99,8 | 16,8 | 80,8 |
| Гумат натрия | 5,0 | 3,0 | 85,1 | 12,4 | 79,4 |
| Планриз | 5,2 | 3,0 | 90,9 | 15,1 | 86,7 |
| Эль-1 | 4,8 | 2,8 | 84,2 | 11,7 | 87,4 |
| НСР05 | 2,33 | ||||
Отмечено, что регуляторы роста повышали товарность (в % от общей массы клубней) на 2,7-9,3% и среднюю массу одного клубня с куста на 15,0-36,3% по сравнению с контролем. Причем обработка БАВ практически не влияла на изменение количества клубней с куста, и несущественно изменяла образование товарных клубней.
Наибольшее повышение урожайности и структуры урожая отмечено в 2007 г., где общая урожайность увеличивалась на 0,5-83,9%, средняя масса 1 клубня на 12,6-96,6%.
В благоприятные годы увеличение продуктивности можно отметить в вариантах с применением Агата-25К и Планриза, а в засушливые с Гуматом натрия.
В седьмой главе «Экономико-экологическое обоснование применения регуляторов роста на картофеле» приведена экономическая оценка эффективности применения регуляторов роста. При применении препаратов Агат-25К и Планриз прибыль составила до 29267 руб./га, что на 8680 руб./га выше контроля. Уровень совокупной рентабельности составил до 47%, что на 10% превысило контрольный вариант. Самая низкая прибыль оказалась при обработке клубней препаратом Эль-1- 13031 тыс. руб./га при рентабельности 27%, что на 10% ниже контроля. Экономическая оценка применения росторегуляторов показывает, что наиболее эффективными являются Агат-25К и Планриз.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. Предпосадочная обработка клубней картофеля регуляторами роста способствовала увеличению высоты растений в фазу всходов на 4,0-18,5%, в фазу бутонизации на 1,3-14,9% и в фазу цветения на 18,9-21,6%.
2. Регуляторы роста оказывают положительное влияние на устойчивость растений к болезням, способствуя большему количеству внешне здоровых растений на 10-19,1%. Наиболее эффективны Агат-25К и Эль-1. Гумат натрия не оказывает существенного влияния на устойчивость растений и клубней к болезням.
3. Биологически активные вещества снижали поражение растений картофеля вирусными болезнями (морщинистой, полосчатой и обыкновенной мозаиками, закручиванием листьев) на 5,7-12,3%.
4. Агат-25К и Эль-1 эффективно повышали устойчивость к вредоносному заболеванию - веретеновидность клубней картофеля (ВВКК).
5. В зависимости от условий года действие регуляторов роста на устойчивость к вирусным болезням было менее выражено во влажный и достаточно теплый 2007 г. и наиболее эффективно в засушливый 2009 г. К вироиду веретеновидности наиболее эффективно повышали устойчивость Агат-25К и Эль-1 во влажные годы, Планриз и Гумат натрия в засушливый 2009 г., в острозасушливом 2010 г. наиболее эффективен был Агат-25К.
6. Регуляторы роста способствуют меньшему количеству растений, пораженных болезнями невыясненной этиологии, за исключением варианта с Гуматом натрия, в котором отмечалось в среднем на 12,5% больше таких растений.
7. Регуляторы роста повышают устойчивость растений картофеля к альтернариозу. Снижение распространенности болезни по всем вариантам опыта было отмечено в среднем на 8,9-20,0%. Развитие болезни изменялось не столь существенно и в среднем за три года составило 1,1 балла. Наиболее эффективными были варианты с Агат-25К и Эль-1, по которым распространенность не превышала 20,0-22,5%, а развитие болезни 1,0 балла.
7. Все препараты оказывали положительное влияние на устойчивость клубней к болезням. Наименьшее количество больных клубней было отмечено по вариантам с Агатом-25К и Гуматом натрия (на 6,7-10,2% меньше по сравнению с контролем).
8. Регуляторы роста способствуют снижению поражения клубней паршой обыкновенной на 4,0-4,5%.
9. БАВ повышают общую оводненность растений с фазы полных всходов до фазы цветения, а в фазу активного клубнеобразования снижают. По мере усиления засухи регуляторы роста обеспечивали повышение водоудерживающей способности листьев. Наиболее эффективны варианты с Агатом-25К и Планризом, где водоудерживающая способность повышалась на 1,7-5,7% и 1,1-5,9% соответственно. Отмечена зависимость, чем выше водоудерживающая способность листьев картофеля, тем меньше клубни поражаются грушевидностью и веретеновидностью.
10. Предпосадочная обработка клубней регуляторами роста способствовала увеличению содержания свободного пролина в листьях картофеля, повышая стрессоустойчивость растений. В благоприятные годы накоплению свободного пролина способствовали Эль-1 и Гумат натрия, в засушливые – Гумат натрия и Планриз, в острозасушливые – Агат-25К и Эль-1. В условиях экстремальной засухи БАВ способствуют повышению активности пероксидазы. Активность полифенолоксидазы повышалась под действием всех препаратов, но снижалась по фазам развития растений.
11. Применение регуляторов роста способствует снижению содержания тяжелых металлов в клубнях картофеля. На фоне применения Планриза более эффективно снижается накопление кадмия и цинка. На варианте с Эль-1 снижается количество свинца и цинка. А применение Агата-25К препятствует накоплению кадмия и свинца.
12. БАВ повышают урожайность картофеля на 4,4-41,7%, товарность на 2,7-9,3% и увеличивают среднюю массу одного клубня с куста на 15,0-36,3% по сравнению с контролем. Обработка БАВ практически не влияет на изменение количества клубней с куста, и несущественно изменяет образование товарных клубней. Наибольшее увеличение продуктивности растений происходило под воздействием Агата-25К, Гумата натрия и Планриза.
13. Предпосадочная обработка клубней регуляторами роста способствовала накоплению белка, крахмала, сухого вещества в растениях и клубнях картофеля. Отмечено, что во влагообеспеченные годы наиболее эффективны препараты Планриз и Эль-1, а в засушливых – Агат-25К.
14. Экономико-экологическая оценка применения росторегуляторов показывает, что наиболее эффективными являются Агат-25К и Планриз. При применении препаратов Агат-25К и Планриз условный чистый доход составил 26693 руб./га, что на 15512 руб./га выше контроля. Уровень совокупной рентабельности составил 46%, что на 23% превысило контрольный вариант.
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ
В условиях лесостепи Среднего Поволжья на черноземах обыкновенных без орошения для повышения урожайности картофеля на 0,53-4,97 т/га и устойчивости к болезням на 6,7-10,2% проводить в первичных питомниках семеноводства предпосадочную обработку клубней регуляторами роста (при замачивании в 0,5% растворе Агата-25К и 1,0% - Гумата натрия и Планриза).
Список работ, опубликованных автором по теме диссертации
В изданиях, рекомендованных ВАК РФ:
1. Кинчарова, М.Н. Влияние регуляторов роста и биопрепаратов на устойчивость к болезням, урожайность и накопление тяжелых металлов в растениях картофеля в условиях Самарской области / М.Н. Кинчарова, Н.Н. Бородакова// Вестник Алтайского государственного аграрного университета, № 5 (67). – Барнаул 2010. – С.40-44.
2. Рабочев, Г.И. Эффективность применения регуляторов роста и биопрепаратов на продуктивность картофеля в условиях лесостепи Заволжья / Г.И. Рабочев, Н.Н. Бородакова// Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии, №4. – Самара, 2010. – С. 12-14.
В научных изданиях:
1. Бородакова, Н.Н. Агроэнергетическая оценка сортов картофеля, возделываемых в лесостепной зоне Самарского Заволжья / Н.Н. Бородакова// Известия СГСХА, №4. Самара, 2007. С. 41-42.
2. Кинчарова, М.Н. Влияние регуляторов роста на содержание питательных веществ в растениях картофеля / М.Н. Кинчарова, Н.Н. Бородакова// Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии, № 4. Самара, 2009. – С. 36-38.
3. Бородакова, Н.Н. Влияние регуляторов роста и биопрепаратов на предотвращение загрязнения агрофитоценозов картофеля тяжелыми металлами / Н.Н. Бородакова //Мат. междунар. научн. конф. ГНУ Ульяновский НИИСХ Россельхозакадемии. Ульяновск, 2011. – С.314-318.
ЛР № 020444 от 10.03.98 г.
Подписано в печать 12.02.2013
Формат 60х84 1/16.
Бумага офсетная
Усл. печ. л. 1,0.
Заказ № 366 тираж 100
Редакционно-издательский центр Самарской ГСХА
446442, Самарская обл., пос. Усть-Кинельский, ул. Учебная 2
Тел.: (84663) 46-2-44, 46-2-47
Факс 46-2-44
Е-mail: ssaariz@ mail.ru
