Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Обзор литературы
1.1. Ботаническое описание растений батата 8
1.2. Размножение растений батата 12
1.3. Устойчивость батата к вредителям и болезням 17.
1.4. Химический состав и питательная ценность растений батата 20
1.5. Влияние внешних факторов на рост и развитие растений батата 23
1.6. Батат в Таджикистане 31.
ГЛАВА 2. Условия, объект и методы исследований 35
2.1. Почвенно-климатическая характеристика места проведения опытов
2.2. Краткая морфобиологическая и хозяйственная характеристика объектов исследований 38
2.3. Методы исследований 39
ГЛАВА.3. Физиологические и биохимические особенности растений батата
3.1. Особенности подготовки посадочного материала
3.2. Рост и развитие растений батата в условиях Центрального Таджикистана 52
3.2.1. Динамика нарастания площади листьев 59
3.3 Чистая продуктивность фотосинтеза в процессе роста и развития растений батата 64
3.4. Динамика накопления сырой и сухой биомассы растений батата 66
Водный режим батата 72
Интенсивность транспирации
Содержание пластидных пигментов в листьях растений батата в зависимости от фазы развития 77
Интенсивность фотосинтеза растений батата в зависимости от фазы развития 79
Особенности фотосинтетического метаболизма углерода растений батата 83
Урожайность клубнеплодов батата и содержание крахмала в них 91
Заключение 94
Выводы 99
Список опубликованных работ по теме 102
Диссертации
Литература. 104
- Химический состав и питательная ценность растений батата
- Влияние внешних факторов на рост и развитие растений батата
- Чистая продуктивность фотосинтеза в процессе роста и развития растений батата
- Содержание пластидных пигментов в листьях растений батата в зависимости от фазы развития
Введение к работе
Актуальность темы. Введение в практику сельского хозяйства высокоурожайных, высококрахмалистых культур, позволяющих увеличить пищевую и кормовую ценность агропродукции, относится к числу важнейших задач сельскохозяйственного производства. В связи с этим в условиях большинства регионов нашей республики возделывание перспективных сортов батата как нетрадиционной культуры приобретает особое значение, поскольку клубня батата могут быть применены в народном хозяйстве, как сырьё для получения крахмала, глюкоза, спирта, пищевых продуктов, а также на корм скоту. Батат по питательности и калорийности в среднем, в полтора раза, а по урожайности в несколько раз превосходит картофель. Отличается своей необычайной засухоустойчивостью, устойчивостью к вредителям. Зеленая масса батата, также служит ценным кормом для животных и по своей кормовой ценности в 1,5-5 раз превосходит топинамбур, морковь, свеклу, арбуз, тыкву, турнепс и т. д.
Батат был завезен в Таджикистан в 1936 г, он испытывался на полях как пищевая и кормовая культура, но из за недостаточной пропаганды культуры и неумения использовать ее в кулинарии была ликвидирована.
Распространение батата во многих почвенно-климатических зонах Таджикистана открывает перспективу обнаружения специфических механизмов световой адаптации батата, что дает возможность выявления новых подходов к изучению теории фотосинтетической продуктивности. При этом, комплексное изучение важнейших для роста и развития батата физиолого-биохимических показателей в зависимости от генотипа, подбора посадочного материала, сроков посадки клубней, фазы развития в его онтогенезе даст возможность целенаправленно исследовать механизмы физиолого-биохимических особенностей роста и развития батата в условиях Таджикистана, разработки
наилучших способов его выращивания и внедрение батата в сельскохозяйственное производство.
Для достижения этой цели необходимо было найти подходы, позволяющие изучить световую адаптацию фотосинтетического аппарата на уровне листа и целого растения, уделив внимание тому обстоятельству, что в ходе накопления вегетативной массы растения изменяется не только световой режим, но и возрастная структура листового аппарата. Старение листа во многих случаях приводит к замедлению скорости фотосинтеза на единицу поверхности листа. Поэтому возникает необходимость исследования динамики роста листовой поверхности, удельной поверхности плотности листа (УППЛ), содержания хлорофилла, интенсивности фотосинтеза и фотосинтетического метаболизма. Все эти параметры в настоящей работе использовали для характеристики изменений-структуры фотосинтетического аппарата батата на разных уровнях организации (лист, растение, посев).
В связи с этим исследование физиолого-биохимических особенностей батата и разработка технологии его возделывания имеет важное научно-практическое значение.
Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы является изучение морфофизиологических и биохимических особенностей растений батата и их продуктивности в условиях Центрального Таджикистана. В задачи исследований входило:
• выявление особенностей роста и развития растений батата;
• определение некоторых показателей водного режима листьев;
• определение интенсивности фотосинтеза в зависимости от фазы развития и сроков посадки растений;
• определение чистой продуктивности фотосинтеза растений;
• определение содержания пластидных пигментов;
• выявление особенностей фотосинтетического метаболизма углерода;
• определение динамики накопления сырой и сухой биомассы различных органов растений;
• определение содержания крахмала в клубнях батата.
Поскольку морфологические, биохимические и агробиологические особенности этой культуры мало изучены в условиях Таджикистана, то особое внимание нами было уделено сравнительному морфобиологическому и физиолого-биохимическому изучению двух сортов батата, а также разработке агротехники их возделывания.
Научная новизна. Впервые в условиях Таджикистана исследованы водный режим, интенсивность и продуктивность фотосинтеза, фотосинтетический метаболизм углерода, содержание пластидных пигментов, рост и развитие, динамика накопления сырой и сухой биомассы в различных органах растений батата, а также .содержание крахмала в клубнях.
Впервые в агроэкологических условиях Гиссарской долины Таджикистана проведены комплексные исследования морфофизиологических и биохимических особенностей двух сортов батата (Первенец СССР и Абхазский) и показаны их отличительные особенности. Показано, что количество стандартной рассады, полученной из клубней, подготовленных к посеву, коррелирует с массой клубней и глубиной их посадки. Установлено, что интенсивный рост батата начинается тогда, когда почва нагревается выше +12...+15 °С, а влажность составляет 60-70 %. В целом для развития батата оптимальной является температура +25...+ 30 °С.
Исследования динамики фотосинтетической деятельности и водного режима позволили обосновать оптимальную возможность реализации потенциала продуктивности батата. При этом фотосинтетическая деятельность листьев батата возрастает в фазе бутонизации, далее, начиная с фазы цветения, постепенно снижается и к фазе созревания достигает минимальной величины. Выявлено, что у сорта Первенец СССР высокому показателю ЧПФ (чистая
продуктивность фотосинтеза) соответствуют высокие величины биологического и хозяйственного урожая и высокий индекс урожая (Кхоз). Рассчитанное отношение массы клубней к площади листьев (г/дм) показало, что этот показатель также в зависимости от фазы развития довольно изменчив и колеблется в пределах 0,6-4,4 г/дм2 площади листьев.
Практическая значимость исследований. Разработанные агротехнические приёмы и результаты изучения физиолого-биохимических особенностей, обусловливающих высокую продуктивность сорта Первенец СССР, могут быть использованы для оценки интродукционных возможностей данного сорта и расширению зоны его возделывания в различных регионах Таджикистана.
Результаты исследований могут быть использованы для чтения лекций по физиологии и биохимии растений и проведения спецкурсов в ВУЗах биологического и сельскохозяйственного профиля.
Выявление «оптимальных сроков, способов и густоты посадки клубней или рассады из черенков батата помогут разработать комплекс агротехнических приёмов по выращиванию и внедрению батата в сельскохозяйственном производстве. •
Впервые выявлено содержание крахмала в клубнях батата в условиях Таджикистана, что необходимо для его практического использования в пищевой промышленности с целью получения крахмала, глюкозы, спирта и других пищевых продуктов.
Химический состав и питательная ценность растений батата
По данным (Ciofu Ruxandra, Ceausescu Maria Elena, 1987), клубни батата по питательной ценности превосходили другие овощные культуры. В них содержалось: белков - 0,11%, изолейцина-0,12 %, лейцина-0,20 %, лизина-0,15 %, метионина - 0,05 %, цистина-0,05 %, фенилаланина-0,11%, тирозина-0,09%, валина-0,13%, сахаров-4,6-6,1%. Это дало основание рекомендовать использование батата в свежем виде и для промышленной переработки.
Провели изучение содержания Сахаров и крахмала в клубнях различных сортов батата. Содержание редуцирующих Сахаров в клубнях при тепловых обработках возрастало, а нередуцирующих - снижалось (Martin Franklin, Deshpande Slweekant, 1985).
Определен химический состав сортов батата с белой и жёлтой мякотью (Aral s, Fevveiva, 1987). Доказано, что в клубнях с белой мякотью в свежем, варёном и жареном виде содержалось воды, соответственно, 67,0, 64,66 и 43,41%, крахмала-23,40; 17,45 и 32,14%; белков-1,47; 1,06 и 1,32%; сахаров-4,52; 12,33 й 6,77%; клетчатки-0,67; 1,32 и 1,67%; золы-0,98; 0,84 и 1,25%. Основное отличие сортов батата с жёлтой мякотью состоит в более высоком (в 1,2-1,5 раза) содержании белка.
Соотношение между содержанием сахара и крахмала у одного и того же сорта сильно меняется в зависимости от климатических условий произрастания. Как правило, в тропиках содержание сахара выше, а содержание крахмала ниже, чем в субтропической и умеренной зонах. По данным Бернега (1933) батат, выращенный в разных условиях, содержит сахара в тропиках 15-34%, крахмала 8-10%, в северных районах 2-4%сахара и 14-28% крахмала. Белков в батате содержится намного меньше, чем в картофеле, около 1,5-2%, но они представлены, главным образом, хорошо усвояемыми альбуминами. Жиров содержится небольшое количество -около 0,6%, витаминов А-0,2-0,6мг%, В, С и минеральных веществ -0,5-1%. Размер зерен крахмала колебался от 0,057 мм до 0,8 мм, а содержание амилозы, в зависимости от сорта, составляло от 27 до 38%, (Martin Franklin, Deshpande Slweekant, 1985). Красящие вещества мякоти батата в большей части состоят из каротина и некоторого количества, ксантофилла.
Результаты отбора по содержанию белка позволили для дальнейшего селекционного исследования выделить сеянцы, содержащие 7,40 и 8,98% белка. Аминокислотный состав высокобелковых сеянцев значительно отличался от родителей в сторону более низкого содержания валина, метионина, тирозина и фенилаланина. Показано, что можно получать высокобелковые сорта без увеличения содержания небелкового азота и тирозин-ингибирующей активности (Dickey Lynn, 1984).
Обнаружено, что в более крупных корневых клубнях содержание аскорбиновой кислоты и каротиноидов было больше, чем в более мелких. Выявлено также, что влияние сравниваемых способов обработки на корневые клубни в значительной степени определяется сортовыми особенностями и размерами корневых клубней (Hanier Janelle, Sistvunk, 1979).
В разных частях клубня батата, как от основания к его концу, так и от поверхности к центру содержание ингибиторов трипсина было различным. Так например, в кортикальной части клубней содержалось, в зависимости от сорта 31,1-54,7% ингибиторов трипсина от их общего количества в клубнях, в сосудистой ткани-26,2-35,0% и в сердцевинной части -19,1-33,9% (Dickey , Collins, 1984).
Биохимический состав свежеубранных клубней существенно зависел от густоты стояния растений и применения удобрений. Так, при густоте стояния растений 27,1 тыс.шт./га содержание сухого вещества в клубнях составило 28,86%, при густоте 23,1 тыс.шт./га - 29,76% и при густоте 18,5 тыс.шт./га -29,46%. Содержание крахмала составило, соответственно, 20,67; 21,58 и 21,53%; глюкозы - 2,96; 4,58 и 4,35%; витамина С - 2,60; 3,01 и 2,87 мг/100%, а белка -3,76; 4,01 и 4,22% от сухого вещества. В процессе хранения клубней содержание крахмала, витамина С и белка в них снижалось (Shrouding, Voice, 1984).
В пищевом отношении большой интерес представляют формы, где верхушечные листья имеют черешки 21 см длины и с возможно большим весом . Такой продукт имеет большой спрос, поскольку в пищу используются богатые витаминами верхушки листьев, у которых лист нежный, гладкий, со слабым опущением и красноватой окраской (Villarreal, Hin, Chang etaL, 1979).
По данным Черняков (2001) существует огромное количество сортов батата. По содержанию воды в клубнях они делятся на сухомякотные и сыромякотные, а по содержанию Сахаров - на несладкие, полусладкие и сладкие. Клубни несладких сортов используются как картофель - их пекут, жарят, варят. Сорта полусладкой группы напоминают по вкусу орехи, каштаны, и их можно даже есть сырыми, а также использовать после всех видов термической обработки. Клубни сладких сортов используют как фрукты - из них варят варенье, а также перерабатывают на вино и спирт. Кроме клубней, в пищу используется надземная часть растения. Молодые листья кладут в салаты, а огрубевшие стебли идут на корм скоту.
Проводили оценку 10 отобранных форм по урожайности, содержанию сухого вещества и некоторых питательных веществ, а у трёх форм по реакции на азотное питание (60 и 120 кг/га N) и на разные интервалы сборов (Villaveal, Tsou et. al, 1979). С целью использования верхушечных листьев батата в качестве овощей проводились сборы листьев еженедельно в течение 2 месяцев. Среди этих испытанных сортов (форм) наиболее высокий урожай верхушечных листьев (от 10 до 16 т/га ) был у сорта Cranking. В листьях этого сорта было наиболее высокое содержание белка, низкое содержание щавелевой кислоты и достаточно высокое содержание сухих веществ. Для отбора линий эти авторы употребляли в качестве первоначальной оценки такие признаки, как окраска стебля и опущенность, которые оказались достаточными для исключения линий из дальнейшей оценки по другим признакам. Физические свойства клубней под воздействием различных концентраций в атмосфере Ог изменялись незначительно (Chang, Kays, 1981). Показано, что при более высокой температуре почвы увеличивался размер корня, изменялось его окраска, но снижалось содержание сухого вещества и рН корня. На общий урожай корней обогрев почвы не оказал существенного влияния (Sanders, Porter, etal., 1981). Употребление для отбора линий в качестве первоначальной оценки таких признаков, как окраска стебля и опущенность оказались достаточными для исключения таких линий из дальнейшей оценки по другим признакам (Villaveae, Tsou etal, 1979).
Влияние внешних факторов на рост и развитие растений батата
В полевых опытах (Констант и др., 1984) изучали влияние 5 уровней азотного питания (0; 16,8; 33,6; 50,4; 67,3 кг/га по фону 56 и 44 кг Р и К на один гектар соответственно) на урожай трёх сортов батата. Показано, что с увеличением доз N до 50,4 кг/га повышался урожай всех сортов. При этом возрастала масса и доля клубнеплодов высшего качества. Изучавшиеся сорта различались по показателям химического состава, характеризующим качество продукции. Не наблюдалось прямой зависимости урожая от высоты ботвы.
В условиях орошения при расчёте внесении NgoP46Ki5o кг/га с площадью питания 30x90 см урожай клонов с нормальным вегетационным периодом сортов батата Сива-1, Сива-2, Haiti и Baracutey и скороспелого клона "CEMSA 74-228" составил через 6 месяцев после посадки, соответственно, 39,5т/га; 36,6т/га; 44,4т/га; 17,8т/га; и 50,2 т/га. При весеннем сроке посадки при уборке через 6 месяцев рекомендован клон «CEMSA 74-228»; допускается также выращивание клонов Сива-1 и Haiti (Morales, Betancourt Fulceda, 1982).
Хаммет и Миллер (1982) показали, что повышение дозы азотного удобрения с 101 до 202 кг/га N приводило к увеличению весовых потерь клубней в период хранения, а также снижению содержания в них сухих веществ и Сахаров. При этом наиболее эффективно азотное удобрение в форме NaNC . Увеличение дозы применения калия с 70кг/га до 280 кг/га также приводило к снижению содержания в клубнях сухих веществ.
Повышение доз фосфора снизило содержание протеина в клубнях. Увеличение влажности почвы снизило содержание сухого вещества, протеина, каротиноидов и не влияло на содержание клетчатки и механическую прочность клубней (Hammett, Leer, 1982).
Обигбесан и Адбили (1978) в полевых опытах, на тяжело суглинистой почве изучали влияние NPK на рост, развитие и динамику поглощения и распределения элементов питания у растений трёх видов. Наибольшее содержание минеральных форм N, Р, К, Са наблюдали у растений Dioscorea cayenensis altar, а минимальное у D.Cayenensis. Накопление азота в листьях происходило, в основном, в листовых пластинках, а калия в черешках. Содержание Р, Са и Mg в листовых пластинках и черешках было примерно одинаковым. Максимальное накопление минеральных элементов в надземной части растений отмечали в конце вегетации.
Семенные черенки длиной 30 см, приготовленные из плетей сорта Jewel и связанные в пучки по 32 штуки, обрабатывали растворами KNO3, Са(Ж)з)2 или AgNC 3, приготовленными в одинаковой концентрации по NO3". Показано, что в черенках увеличение содержания эндогенного этилена происходит только в варианте с AgN03. Аналогично в другом опыте при погружении листьев батата в растворы, содержащие ионы Ag+ в концентрации 0,125, 250 или 500 мг/л, обнаружено, что содержание эндогенного этилена увеличилось в листьях только в вариантах, где концентрация ионов Ag+ в растворе составляла 250 и 500 мг/л (Walker etal., 1979).
Изучалась реакция шести сортов батата на применение регуляторов роста: ИУК, 6-бензиламинопурина, абсцизовой кислоты (Jimenez Jose, Gainer James, 1983). Минимальное влияние на рост корней оказывала абсцизовая кислота.
Наряду с влажностью, и удобрениями в различной концентраций на интенсивность роста и развития батата оказывают существенное влияние концентрация СО2, Oj, температура почвы, V - облучения и. т. д. Показано, что длина главного стебля, число и общая длина побегов, удельная плотность и площадь листьев, число и диаметр клубней и сухая биомасса корней и клубней были выше при повышенной концентрации СС«2 (Bhattacharya, Biswas, 1985). Наибольшая сухая биомасса растений и клубней и другие показатели были получены при 0,1% СОг. В конце вегетации при концентрации С02 0,0675% сухая биомассы была выше в 1,8 раза и при 0,10% -в 2,6 раза. Повышение концентрации С 2 приводило к снижению содержания в клубнях Сахаров и возрастанию содержания протопектина (Chang, Kays , 1981).
По данным (Sanders, Patter et al., 1981), при более высокой температуре почвы (25С+33С) увеличивался размер корня, улучшалась его окраска, но снижалось содержание сухого вещества и рН корня. На общий урожай корней обогрев почвы не оказал существенного влияния.
Изучение влияния V - облучения на метаболизм углеводов у батата показал, что у облученного батата синтез сахарозы достигал 10,7%, но при этом, активность ферментов изменялась в зависимости от дозы облучения. При облучениями в 100-200 рад, активность фосфорилазы и фосфоглюкомутазы увеличивалась соответственно в 2,4 и 1,8 раза. Активность амилазы, фосфоглюкозоизомеразы, сахарозосинтетазы и сахарозофосфатсинтетазы увеличивалось в 1,2; 1,3; 1,3 и 1,2 раза, соответственно (Ailouni, Hamby, Tolldo, 1987).
Показано, что V-облучение (40-300 рад) клубнеплодов батата перед хранением усиливает их повреждение холодом и увеличивает активность инвертазы (Suganuma et al., 1983).
Опрыскивание 27 сортов инбредных линий батата через 68 дней после посадки клубней слабым водным раствором трикантанола (100:10-9) спустя несколько дней привело к увеличению содержания сухого вещества и азота (N) в листьях. Однако это не сказалось на урожае клубней и содержании в них сухого вещества и белка (Bonwkamp , Mcjtrdle , 1980).
Чистая продуктивность фотосинтеза в процессе роста и развития растений батата
В табл.3.4.1 представлены данные по урожайности исследованных сортов батата. Из таблицы видно, что сорт Первенец СССР формирует хозяйственно-ценный урожай, значительно превышающий урожай другого генотипа батата. Сорта батата Первенец СССР и Абхазский имеют более высокие величины урожая в расчете на одно растение, чем у картофеля. Растения батата имеют более кустистую форму. Количество стеблей у них тесно коррелирует с урожайностью. Это является одной из причин того, что растения батата превосходят по урожайности растения картофеля.
Анализ полученных результатов свидетельствует о том, что продуктивность растений батата выше, чем у картофеля.
У всех изученных сортов и гибридов (картофеля) масса одного клубня зависела от их числа на растении. Число клубней было положительно связано с числом стеблей у ранние- и среднеспелых сортов картофеля, с массой клубней -только у раннеспелых сортов. Наибольшую площадь листьев формировала среднеспелая группа, наименьшую - ранние сорта и гибриды, но они имели фотосинтез на единицу поверхности листа выше, чем среднеспелые, что, как предполагается, связано с более высокой интенсивностью фотосинтеза единичного хлоропласта (Карпов, 1988). Установлено, что материнский клубень картофеля не только не стимулирует, но и тормозит наступление клубнеобразования, соразмеряет вегетативный рост растений и процесс клубнеобразования, обеспечивает развитие мощной ассимиляционной поверхности и, тем самым, способствует получению высокого урожая клубней. Регуляторная роль клубня осуществляется, несомненно, с участием фитогормонов. Мобилизуясь из тканей клубня в разные части растений, одни из них (гиббереллины и ауксины) стимулируют рост растений, другие (цитокинины и абсцизовая кислота) - процесс клубнеобразования (Цовян, Петросян и др., 1987).
Показана необходимость дифференцированного подхода к определению оптимальной густоты посадки клубней картофеля при возделывании сортов, различающихся по мощности развития надземной массы кустов (высота и количество стеблей, их облиственность и др.) (Аппаратов, 1987). В связи с этим было показано, что абсолютная величина интенсивности фотосинтеза во всех . вариантах опыта была наивысшей в фазах бутонизации, цветения и затем она снижалась (Горидько, 1965).
С целью выяснения значения долевой части надземных (листья, ветви, стебель) и подземных (корень, клубнеплод) органов в накоплении хозяйственно-ценного урожая у двух сортов батата (Первенец СССР и Абхазский) нами определялась динамика накопления биомассы этих органов. Параметры роста и развития вышеуказанных органов изучались по фазам развития растения (среднее из 10 растений): вегетации, бутонизации, цветения, созревания.
Как показывают полученные результаты (табл. 3.4.1), характер и динамика накопления сухой биомассы органов зависят от фазы развития. Если в фазе вегетативного роста биомасса нарастает медленным темпом, то в последующей фазе -бутонизации она сильно возрастает до фазы цветения (скачкообразно) и достигает наивысшей величины. Например, динамика накопления сухой биомассы органов (на примере батата сорта Первенец СССР) происходило в фазах вегетативного роста- цветения в следующих пределах: листья - от 2,9 до 84,7; черешки-1,8-34,7г; ветви-4,2-78,5г; стебли - 5,4-94 г; корни - 0,6-8,7г; клубни - 6,6-286 г.
При этом интересно отметить, что общая сухая биомасса надземных органов сорта Первенец СССР - листьев (77,3 г.), ветвей (63,2г.), стеблей (78,4г) и черешков (28,7г) в фазу созревания (247,6 г) имела близкую величину с сухой биомассой клубней (286г), что является своеобразной характеристикой особенностей донорно - акцепторных отношений между этими органами у батата.
Следует отметить, что сухая биомасса, полученная, из высечек листьев тоже в начале развития нарастает медленным темпом (в фазе вегетации - 51,9мг, фазе бутонизации-67мг), далее этот показатель резко возрастает в фазе цветения (89,5мг) и созревания (73мг).
По мере развития растений наблюдается нарастание площади от 0,30 дм2 в фазе вегетативного роста до 0,75 дм в фазу бутонизация у батата сорта Первенец СССР. Кроме того, рассчитанное отношение массы клубней к площади листьев г/дм показало, что . этот показатель также в зависимости от фазы развития довольно изменчив и колеблется в пределах 0,6-4,4 г/дм площади листьев. Данный индекс достигает наибольшую величину в фазах цветения и созревания.
Ход изменения накопления сухой биомассы отдельных органов в период развития растений свидетельствует об особенностях, и направленности донорно-акцепторных отношений между вегетативными и генеративными органами растений батата. Основная закономерность состоится в том, что отток питательных веществ из вегетативных органов в клубни особенно интенсифицируется при переходе растений в фазу созревания.
Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о неравнозначности физиологических процессов в растениях батата в процессе онтогенеза, что отражается на особенностях накопления сырой и сухой биомассы надземных и подземных органов, нарастания площади листьев и фотосинтетической деятельности листьев, и в конечном итоге, на особенностях образования биомассы клубней батата.
На рис. 3.4.1 показаны характер накопления сухой биомассы отдельных надземных (листья, черешка, ветви, стебель, бутоны) и подземных (корень, клубни) органов батата в процессе их развития. На основе этих данных можно - заключить, что в период вегетативного роста до фазы цветения происходит накопление биомассы и возрастание сухой масса всех органов растений за счет фотосинтетической деятельности листьев и интенсивного биосинтеза органических веществ. В результате, к наступлению фазы созревания у растений меняется направленность транспорта и распределения ассимилятов, по органам растений. Всё большая часть органических веществ, транспортируется на формирование клубней (рис.3.4.1. А - В). В этой фазе происходит приток питательных веществ в клубни из всех вегетативных органов растения (рис3.4.1.г), вследствие чего резко возрастает масса клубней.
Содержание пластидных пигментов в листьях растений батата в зависимости от фазы развития
Анализ полученных нами экспериментальных данных показывает характерные особенности роста и развития батата в условиях Гиссарской долины. Для характеристики роста и развития батата использованы биометрические, агрохимические, физиолого-биохимические параметры. Учёты и фенологические наблюдения проводились, начиная с процессов подготовки клубней к посадке, получения рассады из клубней, черенков растений и посадки рассады и черенков. Показано, что рост, развитие и урожайность батата зависят от сроков посадки клубней, а также от климатических факторов среды.
Для батата благоприятным сроком посадки клубней является конец февраля - начало марта и глубина заделки клубней в почву-8см. Для получения оптимального количества всходов необходимо использовать клубни весом 250-400 гр.
При этом все глазки способны к прорастанию. В наших экспериментах наблюдалось прорастание глазков расположенных в ряд, по кругу, группами, разбросанными по всей поверхности клубня, и одиночно расположенные. Однако на более мелких клубнях отмечается прорастание только части глазков.
Таким образом, соблюдая оптимальные сроки посадки, глубину посадки и используя крупные клубни можно получать максимальное прорастание глазков, а также получать более жизнеспособную, высококачественную рассаду для посадки в поле.
По нашим данным батат можно размножать и с помощью черенков, полученных из растений. Наиболее подходящими являются черенки, полученные из верхушек побегов, чем из боковых побегов. Интенсивное укоренение происходит при выдерживании черенков срезанных из растений, в воде, нежели во влажном песке или в почве. На последующем этапе, длительность и интенсивность ростовых процессов растений, выращенных из черенков, зависит от степени развития корневой системы на черенках. » Урожайность клубнеплодов на растениях выращенных из черенков намного ниже, чем на растениях выращенных из рассады. Следовательно, черенки можно рекомендовать для размножения при необходимости, по. причине нехватки посадочного материала, в частности клубней. Таким образом, для подготовки посадочного материала можно-рекомендовать клубни, рассаду из клубней и черенки растений. Длительность отдельных фаз развития определяется, прежде всего, сроком посадки. При ранних сроках посадки период прохождения каждой фазы развития удлиняется. Поздние посадки, укорачивают продолжительность фазы вегетации и бутонизации, а цветение наоборот удлиняется. При посадке впервой половине марта в опытных вариантах (рассада батата) фаза 6-8 листьев длилась 70-72 дней. Общая продолжительность развития растений - от посадки до созревания клубнеплодов также определяется сроками посадки. Таким образом, фенологические наблюдения показали, что в Гиссарской долине Таджикистана наиболее высокий уровень интенсивности роста начинается тогда, когда почва прогревается до 12..+15 С, при влажности воздуха 60-70 %. Поэтому при посеве посадочного материала в марте месяце, прорастание и рост вегетативных органов, в зависимости от температуры воздуха, идет в замедленном темпе. Затем при повышении температуры воздуха темпы роста усиливаются. Как показали наши результаты, оптимальной температурой воздуха для батата является 25....+30С. При температуре выше 35С. многие физиологические процессы замедляются. Посадка растительного материала в зимние месяцы (декабрь, февраль) приводит к гибели от заморозков более 85-90 % вегетативных почек. Кроме того, при посадке в декабре погибают не только почки, но и клубни, независимо от глубины их заделки в землю (2,4,6,8,10,12см). Посадка в феврале приводит к задержке прорастания, в зависимости от глубины посадки, и замедлению прохождения фаз вегетации и бутонизации. Наблюдения за скоростью образования ассимилирующей поверхности растений батата показали, что для сорта Первенец СССР характерно более быстрое формирование площади листьев по сравнению с сортом Абхазский. Максимальное значение площади листьев у обоих сортов наблюдается в начале фазы цветения. Эффективность работы листьев батата оценивали с помощью основных показателей продукционного процесса - чистой продуктивности фотосинтеза (ЧПФ) и листовой нагрузки листьев (ЛНЛ) в зависимости от сортовых особенностей и сроков посадки. Показано, что сроки посадки по разному влияют на ЧПФ в зависимости от сорта батата. При раннем сроке посадки этот показатель сравнительно низок, при более поздних сроках он незначительно повышается, достигая максимума в (июне - июле). При этом сорт Первенец СССР по ЧПФ и биологической продуктивности превышает сорт Абхазский Высокому показателю ЧПФ сорта Первенец СССР соответствуют и высокие величины биологического и хозяйственного урожая. Сравнительный анализ показал, что сорт Первенец СССР формирует хозяйственно-ценный урожай больше, чем сорт Абхазский. Таким образом, полученные результаты показали прямую корреляцию между величиной ЧПФ и урожаем растений, чем выше показатель ЧПФ, тем больше и урожайность растений батата. Характер и динамика накопления сухой и сырой биомассы в различных органах зависит и от фазы развития. В фазе бутонизации биомасса нарастает медленными темпами, и сильно возрастает, начиная с цветения, достигая наивысшей величины в фазе созревания. При этом, сухая биомасса листьев (84,7 г), ветвей (63,2 г), стебля (94 г) и частично черешков (34,7 г) в фазе созревания имели приблизительно равную величину с сухой биомассой клубней (286 г). Динамика накопления сырой и сухой биомассы, ЧПФ в изученных органах обоих сортов батата протекает одинаково, хотя по всем изученным показателям сорт Первенец СССР имеет некоторое превосходство. Сравнение содержания крахмала в клубнях батата и картофеля показало, что в клубнях батата его содержание в 1,5-2,5 раза выше, чем у картофеля, в зависимости от сорта. Интенсивность транспирации растений батата зависит как от сорта, так и от фазы развития растений.
Как показывают полученные результаты, интенсивность транспирации листьев батата в течение дня колеблется в довольно широких пределах от 0,2 до 1,6 г. воды/г листа. При этом наблюдается следующая закономерность: в утренние и вечерние часы, когда влажность воздуха наиболее высокая, температура воздуха более низкая, интенсивность транспирации относительно минимальная и дневные максимумы наблюдаются в 10 ч,12 ч и 14 ч. Максимальная величина транспирации обнаружена в фазе цветения, а в конце вегетативного роста (август - сентябрь), по мере старения листьев величина данного показателя минимальна. Батат как высокопродуктивная культура (урожай клубней 800-1000ц/га) обладает мощной ассимилирующей поверхностью и, следовательно, высоким транспирационным коэффициентом. При этом как дневной, так и сезонный ход транспирации у обоих сортов батата имеет сходный характер, но величина интенсивности выше у сорта Первенец СССР.
