Содержание к диссертации
Введение
1 Значение внешних факторов при размножении плодово-ягодных и декоративных культур зелёным черенкованием 6
1.1 Влияние условий среды на укоренение черенков 8
1.2 Применение регуляторов роста и кофакторов укоренения 16
2 Условия и методика проведения исследований 26
2.1 Климатические и погодные условия 26
2.3 Схемы опытов и методы исследований 31
2.4 Краткое описание объектов исследования 36
Результаты исследований 43
3 Агроэкологическое обоснование использования укрывных полимерных материалов 43
3.1 Укореняемость зелёных черенков 44
3.2 Динамика укоренения в условиях искусственного тумана 48
3.3 Влажность среды укоренения 53
3.4 Тепловой режим среды укоренения 57
3.5 Интенсивность транспирации листьев зелёных черенков 61
3.6 Биометрические показатели укоренённых черенков 64
3.7 Экологически безопасное подавление сорной растительности 68
4 Применение ауксина индольной группы ПИ-5 для предпосадочной обработки зелёных черенков 73
4.1 Динамика укоренения в условиях искусственного тумана 73
4.2 Биометрические показатели и сохранность укоренённых черенков при перезимовке 78
5 Экономическая оценка результатов исследований 94
6 Выводы 102
7 Предложения производству 104
Список использованной литературы 105
Приложение 124
- Влияние условий среды на укоренение черенков
- Укореняемость зелёных черенков
- Динамика укоренения в условиях искусственного тумана
Введение к работе
Актуальность исследований. Выращивание ценных для сельского хозяйства плодово-ягодных и декоративных растений в значительной степени обеспечивается вегетативным размножением зелёными черенками, основанным на способности живых тканей к регенерации придаточных корней. В решении научно-практических задач при данном способе размножения достигнуты значительные успехи, но вместе с тем актуальными остаются многие вопросы, касающиеся коррелятивных связей между восстановлением отдельных частей растений и агроэкологическими факторами эндогенной и экзогенной регуляции регенеративной активности, а также экспериментальные работы по уточнению и совершенствованию технологии черенкования применительно к биологическим особенностям отдельных видов растений и определённым почвенно-климатическим условиям. В данном случае важное место занимает разработка экологически безопасных и эффективных приёмов массового размножения с целью внедрения в широкую производственную практику питомниководства.
В этой связи, на сегодняшний день актуальным является выявление новых эффективных и экологически безопасных регуляторов роста и развития растений, их оптимальных концентраций и способов обработки, а также универсальных агротехнических приёмов регуляции экологических факторов внешней среды.
В данной работе излагаются результаты исследований по агроэкологи-ческому обоснованию и изучению таких приёмов при размножении плодово-ягодных и декоративных культур как поверхностное укрытие субстрата полимерными материалами в условиях малогабаритных плёночных сооружений и предпосадочная обработка зелёных черенков перспективным стимулятором корнеобразования.
Цель и задачи исследований. Цель работы заключалась в изучении особенностей применения полимерных материалов в качестве укрытия субстрата и стимуляторов корнеобразования при размножении плодово-ягодных и декоративных культур.
Для достижения данной цели решались следующие задачи: дать агро-экологическое обоснование использования укрывных материалов при укоренении зелёных черенков; изучить особенности ризогенеза у зелёных черенков при обработке их стимуляторами корнеобразования; дать экономическую оценку предлагаемым приёмам повышения укореняемости зелёных черенков и выхода посадочного материала.
Научная новизна работы. Впервые при размножении плодово-ягодных и декоративных культур методом зелёного черенкования научно обосновано использование полимерных материалов для поверхностного укрытия субстрата с целью регулирования его водно-воздушного и теплового режимов, а также влияние перспективного ауксина индольной группы на ри-зогенез зелёных черенков.
Практическая значимость работы. Разработаны экологически безопасные приёмы подавления численности сорных растений в условиях защищенного грунта, предложен низкозатратный способ снижения влажности субстрата, определены оптимальные концентрации изучаемого ауксина для ряда декоративных и плодово-ягодных культур.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Применение полимерных материалов для поверхностного укрытия субстрата в условиях малогабаритных культивационных сооружений при зелёном черенковании плодово-ягодных и декоративных культур обеспечивает экологически безопасное подавление сорной растительности и оптимизацию водного и теплового режимов субстрата на протяжении всего периода активного ризогенеза;
2. Ауксин индольной группы ПИ-5 обладает высокой ризогенной активностью и его применение в технологии зелёного черенкования позво ляет повысить укореняемость и жизнеспособность зелёных черенков плодово-ягодных и декоративных культур.
Апробация. Основные положения работы представлены и обсуждены на международной конференции молодых учёных, аспирантов и студентов «Актуальные и новые направления сельскохозяйственной науки» в г. Владикавказ (2004 г.); международной научно-технической конференции «Ресурсосбережение XXI век» в г. Санкт-Петербург (2005 г.); международной научно-практической конференции «Роль молодых учёных в реализации приоритетного национального проекта «Развитие АПК» в г. Москва (2007 г.); международной конференции «Современная физиология растений: от молекул до экосистем» в г. Сыктывкар (2007 г.); всероссийской научно-методической конференции «Состояние и развитие ягодоводства в России» в г. Орле (2006 г.); всероссийской научной конференции студентов и молодых учёных с международным участием «Актуальные проблемы современных аграрных технологий» в г. Астрахань (2007 г.); региональной научно-практической конференции молодых учёных, аспирантов и студентов «Вклад молодых учёных в реализацию приоритетных направлений развития АПК» в г. Орле (2007 г.); региональной научно-практической конференции молодых учёных, аспирантов и студентов «Актуальные направления развития сельскохозяйственной науки» в г. Орле (2008 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 научных работ, в том числе и в изданиях, реферируемых ВАК РФ.
Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, предложений производству общим объёмом 153 страниц компьютерного текста. Она содержит 21 таблицу, 18 рисунков, 16 приложений. Список использованной литературы включает 173 наименования, в том числе 26 иностранных источников.
Влияние условий среды на укоренение черенков
Как известно, темпы корнеобразования и укореняемость зелёных черенков зависят не только от их внутренних факторов - наследственности (Булатова, 1999; Скалий, 2001; Упадышев, 2001; Соловьёва, Сорокопудов, 2002; Сорокин, 2002), возраста исходных материнских растений (Аладина, Жаркова, 2001), физиологического состояния побегов (Приходько, Суркова, 2001), но и экологических условий внешней среды, среди которых основными являются свет, температура (Тихомиров, 2002), влажность и субстрат укоренения (Алексеев, 2000; Нещадим и др., 2001; Сергейчук, 2001; Хомутова, 2001).
Одним из важнейших внешних факторов среды является освещенность, причем значение других факторов важно с точки зрения их взаимоотношения со светом (Howard, 1965; Леман, 1976).
Влияние света на процесс укоренения зависит от его интенсивности (Комиссаров, 1962, 1964; Шахова, 1976), продолжительности (Щергина, 1955; Мошков, 1961) и спектрального состава (Турецкая, 1961; Ferrguist, 1966). Однако длительность фотопериода для процесса корнеобразования зависит от физиологического состояния черенков, происхождения материнского растения, а также сочетания различных факторов внешней среды (Иванова, 1982).
Так, при высокой температуре и слабом освещении резко снижается фотосинтетический процесс, усиливается дыхание и гидролиз питательных веществ в черенках. В результате чего у зелёных черенков, особенно светолюбивых растений, быстро истощаются запасы питательных веществ в тканях, резко снижается жизнеспособность и укореняемость черенков. При оптимальных условиях для ассимиляции углерода (умеренная температура и относительно сильный рассеянный свет) в зелёных черенках начинает преобладать синтез веществ (накапливается преимущественно крахмал и сахара), благодаря чему обеспечивается лучшая укореняемость (Комиссаров, 1964).
В условиях недостаточной обеспеченности черенков влагой при невысокой интенсивности солнечной радиации может возникнуть дефицит влаги в тканях листа, вызывающий нарушение многих жизненно важных физиологических процессов (Леопольд, 1968).
С применением установок искусственного тумана стало возможным снять противоречие между нарушенным водоснабжением зелёных черенков и усилением испарения, возникающим с повышением интенсивности света (Поликарпова, 1965; Прохорова, 1966; King, 1971).
В зависимости от сочетания с температурой и влажностью воздуха в качестве оптимальной для укоренения зеленых черенков рекомендуется различная интенсивность света (Шахова, 1976; Тихомиров, Самощенков, 2001; Скалий, Самощенков, 2002): 150-200 тыс. эрг/см2 с при недостаточном режиме увлажнения (с увеличением интенсивности выше этого предела равновесие факторов среды нарушается и наблюдается перегрев тканей листа, - как следствие показатели процесса регенерации корней резко ухудшаются); 350-400 тыс. эрг/см2 с при оптимальном режиме увлажнения (искусственный туман) позволяют наиболее полно реализовать потенциальные возможности черенка, максимально используя функции зеленого листа. В целом же для создания оптимальных условий освещенности при укоренении черенков необходимо учитывать экологические особенности происхождения материнских растений и сочетание факторов внешней среды (Иванова, 1982).
Разные виды растений имеют различные биологические особенности и экологические требования и при одинаковых условиях их размножения черенками проявляют различную способность к укоренению. Причем успех укоренения черенков во многом зависит как от биологии вида, времени и места взятия черенков, так и от комплекса внешних факторов, в том числе от гидротермических условий, в которой проводится их укоренение. Поэтому при разработке специальных приёмов размножения растений черенками особое внимание уделяется обработке черенков стимуляторами роста и гидротермическим условиям в среде укоренения.
Для укоренения черенков экологические факторы внешней среды должны одновременно обеспечить условия ассимиляционной деятельности листьев, максимальное сокращение транспирации и должный уровень окислительно-восстановительных процессов в основании черенка (Кашин, Поликарпова, 2001). Одним из важнейших факторов, влияющих на корнеобразова-тельный процесс, является температура среды укоренения. Причем температурные границы могут варьировать в широких пределах, что обуславливается видовыми и сортовыми особенностями, зрелостью побегов и стадией укоренения (Бакун, Тарасенко, Самощенков и др., 1984; Поликарпова, 1985; Zimmerman, 1925; Hartmann, 1954).
Укореняемость зелёных черенков
В производственной практике основным показателем, характеризующим качество агротехнических мероприятий и сроки черенкования, является укореняемость зелёных черенков. По укореняемости также можно судить об эффективности тех или иных нововведений, применяемых в современной технологии зелёного черенкования, но только при условии, что известный комплекс мероприятий выполнен на высоком агротехническом уровне, в оптимальные сроки и с учётом биологических особенностей размножаемых пород и сортов.
В основе регенерационной способности при зелёном черенковании лежит эндогенное состояние черенков, которое в значительной степени обуславливается экзогенными факторами. Одним из таких факторов является влажность среды укоренения зелёных черенков. Укрывные материалы в условиях искусственного туманообразования являются существенным фактором регуляции водного режима субстрата, обеспечивающим ограниченное поступление воды в среду укоренения.
Наибольший эффект от применения укрывных материалов наблюдался на облепихе. В контрольном варианте укоренилось в среднем за пять лет исследований 58,6% черенков от числа высаженных на укоренение, а в вариантах с укрытием 88,5-90,6%.
На крыжовнике укореняемость зелёных черенков в контрольных вариантах по годам исследований лежала в диапазоне 61,3-77,6% и в среднем за три года составила 72,4%. Для производственных условий подобное значение укореняемости является нормальным, но не всегда достаточным, так что средства, затраченные на проведение черенкования, зачастую могут себя не оправдывать. В вариантах же с укрытием субстрата укореняемость черенков лежала в диапазоне при использовании рогожки - 79,1-86,0%, спонбонда -76,7-79,6% (соответственно 81,7% и 79,3% в среднем за три года исследований). При использовании же для укрытия субстрата полиэтиленовой плёнки, несмотря на высокие результаты укоренения в 2005 г., когда укореняемость достигла 83,3%, в дальнейшем произошло её снижение до 64% (в 2006 г.) и 76% (в 2007 г.).
Подобная ситуация объясняется тем, что в вариантах с использованием полиэтиленовой плёнки в дневные часы происходило её нагревание и соответствующее деформирование, которое приводило к обильному попаданию влаги в субстрат через отверстия, прорезанные для высадки черенков. В свою очередь это вызывало переувлажнение субстрата и гибель значительной доли черенков в местах сопряженных с участками деформировавшейся плёнки. Данный существенный недостаток, выявленный у полиэтиленовой плёнки, не позволяет отнести её к числу эффективных укрывных материалов при размножений крыжовника зелёными черенками. Однако крыжовник не единственная культура на которой было обнаружено подобное явление, - аналогичная ситуация наблюдалась в отдельные годы и на других культурах. Так, укореняемость черенков спиреи Вангутта при укрытии субстрата полиэтиленовой плёнкой в 2006 г. составила 40,9% (в контроле 83,6%), а барбариса Тунберга - 54,4% (в контроле 64,9%).
Укореняемость черенков смородины сорта Экзотика в контрольном варианте в среднем за три года исследований составила 81,8%, а в вариантах с укрытием субстрата рогожкой - 91,4%, спонбондом - 92,4%, полиэтиленом -87,7%. Наиболее же эффективным и постоянным в проявлении положительного действия по годам явилось использование спонбонда — укореняемость составляла 89,3-93,7% (за исключением 2005 г. когда укореняемость составила 76,7%, но была достоверно выше контроля на 7,8%).
На таких культурах как жимолость и барбарис установить положительное действие укрытия субстрата на укореняемость не удалось, поскольку контрольный и опытные варианты по годам исследований были сопоставимо близкими друг к другу. Так, укореняемость черенков жимолости в среднем по годам на контроле была равна 97,3%, а в вариантах с укрытием субстрата - 96,3-98,3%; барбариса - 69,2%) в контроле и 63,8-70,7%» в вариантах с укрытием.
Динамика укоренения в условиях искусственного тумана
Со дня высадки черенков на укоренение с интервалом в 6-7 дней до массового укоренения в вариантах опыта проводилось наблюдение за динамикой укоренения. Данные по динамике укоренения в значительной степени позволяют оценить физиологическое действие тех или иных концентраций препарата и определить порог стимулирующего действия регулятора роста, после которого начинается угнетение корнеобразования у зелёных черенков.
Рассматривая динамику укоренения применительно к объектам исследования, следует отметить тот факт, что не удалось установить достоверных различий между контролем и опытными вариантами в рамках каждой из культур, что может быть обусловлено значительным сходством физиологического действия индолил-3-масляной кислоты (контроль) и ПИ-5 (испытуемый ауксин индольной группы).
После высадки на укоренение у зелёных черенков сначала протекает процесс заживления срезов на нижних концах с образованием каллюса, который изолирует место среза и обеспечивает черенкам устойчивость к неблагоприятным факторам среды, в особенности к болезнетворным микроорганизмам. Одновременно с образованием каллюса происходит отбеливание ба-зальной части черенка на высоту от нескольких миллиметров до 4-5 мм в зависимости от породы. У некоторых пород наблюдается пожелтение листьев, особенно нижних, вследствие оттока хлорофилла в базальную часть черенка. В частности, в опытных вариантах это ярко проявлялось на черенках крыжовника и чёрной смородины.
Первый этап корнеобразования до момента образования первых корней на чёрной смородине длился менее одной недели, что обусловлено видовыми особенностями и высокой регенеративной способностью этой культуры; на спирее, барбарисе и жимолости - менее двух недель; на крыжовнике и облепихе — три недели. Массовое образование корней было зафиксировано для: чёрной смородины — на второй неделе; спиреи, жимолости, барбариса и крыжовника - на третьей неделе; облепихи - на четвёртой неделе от высадки на укоренение.
Следует отметить, что подобная динамика укоренения довольно устойчиво наблюдалась на протяжении всех лет исследований (таблицы 12-14), что указывает на то, что темпы корнеобразования зеленых черенков определяются не только условиями внешней среды, но и их внутренними факторами, которые в определённой степени можно регулировать путём применения соответствующих регуляторов роста.
