Введение к работе
Актуальность темы.
В настоящее время основная проблема отрасли садоводства – наиболее полная реализация продукционного потенциала плодовых растений, зависящая от комплекса факторов: генотипических, абиотических и технологических. Однако современные технологии производства плодов не обеспечивают его реализации в должной степени. Основной причиной происходящего следует признать участившееся в последние годы влияние на растения абиотических стресс-факторов (Дорошенко, Захарчук, Рязанова 2010). Данная проблема особенно актуальна для Краснодарского края, который обеспечивает около 39% общероссийских объемов промышленного производства плодов (Егоров, 2006).
В сложившихся условиях для повышения эффективности отрасли необходимо изучить особенности формирования элементов продуктивности плодовых растений и предложить стратегию регуляции продукционного процесса, реализация которой обеспечит получение стабильных и достаточно высоких урожаев плодов в интенсивных насаждениях разного возраста даже в годы с погодными аномалиями.
Цель и задачи исследований. Цель исследований – изучить особенности формирования элементов продуктивности плодовых растений и разработать прецизионные технологии регуляции продукционного процесса в различные по погодным условиям годы в интенсивных насаждениях разного возраста.
В соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи исследований:
– выявить возможности стимуляции процесса оплодотворения плодовых растений;
– исследовать особенности органогенеза плодовых растений (на примере яблони) в различных климатических условиях Западного Предкавказья;
– дать физиологическое обоснование приемам оптимизации формирования плодов высоких товарных качеств;
– разработать и обосновать агроприемы, ускоряющие начало товарного плодоношения в молодых насаждениях интенсивного типа;
– разработать и обосновать приемы, обеспечивающие регулярное плодоношение во взрослых насаждениях интенсивного типа в разных погодных условиях;
- предложить концептуальную модель и технологии регуляции продукционного процесса в разновозрастных насаждениях интенсивного типа и определить эффективность их реализации.
Научная новизна результатов исследований. Расширены и уточнены представления о физиологических особенностях оплодотворения многолетних плодовых растений (на примере яблони и черешни). Доказана роль фенольных соединений (кофейной кислоты) в повышении результативности этого процесса.
Раскрыт механизм стимуляции оплодотворения плодовых растений. Определена главенствующая роль борной кислоты в образовании и функционировании – индолилуксусной кислоты (ИУК), обеспечивающей эффективность взаимодействия элементов системы «пыльца – пестик». На примере растений яблони подтверждена роль ионов Са2+ как хемотропного агента, концентрирующегося в завязи и обеспечивающего повышение результативности оплодотворения.
Предложена модифицированная методика экспресс-оценки жизнеспособности органов цветка.
На примере яблони установлено, что градиент концентрации эндогенного ауксина в системе «лист – семя» является определяющим фактором направленного транспорта ассимилятов из листьев к аттрагирующим центрам – формирующимся плодам.
В условиях Западного Предкавказья выявлены особенности вегетативного роста и генеративного развития плодовых растений семечковой и косточковой группы в годы с проявлением неблагоприятных факторов среды (морозы, весенние заморозки, повышенная солнечная активность, аномально высокие температуры в различные сроки периода вегетации, водный дефицит в летне-осенний период).
Обоснована с физиологической точки зрения совокупность элементов прецизионных технологий регуляции продукционного процесса (некорневые обработки макро- и микроэлементами, регуляторами роста и т. д.), обеспечивающих корректировку хода формирования продуктивности плодовых растений в интенсивных насаждениях разного возраста.
Практическая значимость работы. Для различных систем садоводства южного региона России предложена стратегия управления продукционным процессом плодовых растений, реализация которой обеспечит получение запланированных показателей урожая и качества плодов в насаждениях разного возраста и в разные по погодным условиям годы.
Предложены агроприемы (использование некорневых обработок борными и кальциевыми удобрениями), направленные на оптимизацию процесса оплодотворения плодовых растений.
Предложены пути оптимизации нагрузки деревьев плодами в начале вегетации в традиционных, адаптивных и органических насаждениях интенсивного типа.
Обоснована возможность корректировки хода формирования урожая и качества плодов в течение периода вегетации растений в разновозрастных интенсивных насаждениях.
Рекомендована совокупность агроприемов, обеспечивающих регуляцию продукционного процесса плодовых культур в годы с проявлением неблагоприятных факторов среды (морозы, весенние заморозки, повышенная солнечная инсоляция, аномально высокие температуры в различные сроки периода вегетации, водный дефицит в летне-осенний период).
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Накопление гидроксикоричной – кофейной кислоты в цветках плодовых растений, как доминанта стимуляции образования и увеличения функциональной активности ИУК, обеспечивающей повышение эффективности взаимодействия элементов системы «пыльца – пестик».
-
Главенствующая роль бора и кальция в оптимизации процесса оплодотворения плодовых растений.
-
Необходимость использования результатов мониторинга органогенеза плодовых растений в годичном цикле как главных критериев эффективности продукционного процесса и выработке стратегии его регуляции.
-
Градиент концентраций эндогенного ауксина в системе «лист – семя» – один из определяющих факторов направленного транспорта ассимилятов из листьев к аттрагирующим центрам – формирующимся плодам.
5. Биологически обоснованные элементы прецизионных технологий регуляции продукционного процесса (некорневые обработки макро- и микроэлементами, регуляторами роста, ручное нормирование плодовой нагрузки и т. д.) как инструмент корректировки хода формирования элементов продуктивности плодовых растений в интенсивных насаждениях разного возраста, особенно в годы с ярко выраженными погодными аномалиями.
Апробация и реализация результатов исследований. Результаты исследований представлены на международных симпозиумах и конференциях: «Проблемы экологизации современного садоводства и пути их решения» (Краснодар, 2004); «Проблемы и тенденции устойчивого развития аграрной сферы» (Волгоград, 2008); «Достижения науки и инновации в садоводстве» (Мичуринск, 2009); «Высокоточные технологии производства, хранения и переработки плодов и ягод» (Краснодар, 2010); «Современное садоводство: состояние и перспективы развития» (Молдова, Кишинев, 2010); «Макро- и микроэлементы в питании и продуктивности растений» (Краснодар, 2010); «Использование биотехнологических методов и регуляторов роста в садоводстве» (Москва, 2011); «Роль отрасли плодоводства в обеспечении продовольственной безопасности и устойчивого экономического роста» (Беларусь, Самохваловичи, 2011); «Разработки, формирующие современный облик промышленного садоводства и виноградарства» (Краснодар, 2011); конференции посвященной 90 –летию со дня рождения академика А. А. Шмука (Краснодар, 2011); «Параметры адаптивности многолетних культур в современных условиях развития садоводства и виноградарства» (Краснодар, 2011); «Приемы повышения адаптивности косточковых культур, вопросы осеверения и расширения границ садоводства» (Челябинск, 2011); «Актуальные проблемы современного плодоводства» (Брянск, 2011); «Проблемы устойчивости биоресурсов: теория и практика» (Оренбург, 2012); «Перспективы развития технологий хранения и переработки плодов и ягод в современных экономических условиях» (Беларусь, Самохваловичи, 2012); «Виды и уровни воздействия стресс-факторов среды на устойчивость агроэкосистем в условиях изменения климата» (Краснодар, 2012); Всероссийских научно-практических конференциях «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» (Краснодар, 2002, 2005-2012 гг.); «Актуальные проблемы садоводства России и пути их решения» (Орел, 2007); «Проблемы интенсивного садоводства» (Краснодар, 2010); «Управление минеральным питанием плодовых и ягодных культур в точных технологиях возделывания» (Москва, 2011); «Биологический потенциал плодовых, ягодных и овощных культур в зоне Урала и инновационные технологии в современных условиях агропроизводства» (Пермь, 2012); «Косточковые культуры в садоводстве и декоративном озеленении» (Челябинск, 2012), на ежегодных конференциях Кубанского государственного аграрного университета (Краснодар, 2005 – 2012).
Результаты исследований по мере выполнения поэтапно внедрены в хозяйствах Краснодарского края: А/Ф «Солнечная» (г. Краснодар), ЗАО «Виктория 92», ОАО «Агроном» (Динской район), КФХ «Чередниченко», КФХ «Ковалева Р. И.», ООО «Ангелинские сады» (Красноармейский район), ЗАО «Мирное» (Тихорецкий район).
Личный вклад соискателя в проведение научного исследования и получение наиболее существенных научных результатов состоит в следующем:
– непосредственное участие в закладке опытов и проведении научного эксперимента;
– участие в получении исходных данных, их обработке и интерпретации;
– личное участие в апробации результатов исследования;
– непосредственное участие в обобщении полученных результатов исследований и их публикации в различных изданиях, в том числе рецензируемых.
Публикации результатов исследований. Основные положения диссертационной работы опубликованы в трех монографиях, 46 статьях (в том числе 14 – в рецензируемых научных журналах и изданиях, определенных ВАК РФ).
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 250 страницах машинописного текста, содержит 29 таблиц, 151 рисунок и состоит из введения, 8 глав, выводов, рекомендаций по использованию результатов исследований, списка использованной литературы и приложений. Список литературы включает 309 источников, в том числе 19 – на иностранных языках.
Автор выражает искреннюю благодарность за оказанную консультативную помощь в выполнении данной работы доктору сельскохозяйственных наук, профессору Т. Н. Дорошенко, сотрудникам кафедр плодоводства, физиологии и биохимии растений, ботаники и кормопроизводства, агрохимии и почвоведения Кубанского ГАУ, а также руководству А/Ф «Сад-Гигант» за предоставленную возможность проведения некоторых экспериментов.
