Содержание к диссертации
Введение
I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Особенности роста и развития эколого-морфологических и морфофизиологических форм высших растений 4
1.2. Оценка комплекса экологических факторов в садоводстве 10
1.2.1. Физиология стресса у растений 18
1.3. Морозоустойчивость плодовых деревьев и особенности применения регуляторов роста растений 21
1.3.1. Приспособления растений к перенесению стресс - факторов низких температур 25
1.3.2. Эндогенные природные регуляторы роста растений 31
1.3.3. Синтетические регуляторы роста растений 37
II. ЦЕЛЬ. ЗАДАЧИ, МЕТОДИКА И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИИ 45
2.1. Схемы опытов и агротехника 46
2.2. Элементы учетов и методика их проведения 48
2.3. Погодные условия за годы исследований 49
2.4. Характеристика почв 54
III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1. Подмерзание плодовых культур в зиму 1993/94 гг 56
3.1.1. Перезимовка деревьев яблони на вегетативно размножаемых подвоях в зиму 1993/94 гг 58
3.2. Влияние омолаживающей обрезки и регуляторов роста на морфологические признаки яблони, привитой на подвое М4 и М9 62
3.2.1. Динамика роста надземной части деревьев яблони после обработок регуляторами роста растений 63
3.2.2. Влияние обрезки и регуляторов роста растений на суммарный прирост побегов 75
3.2.3. Влияние обрезки и регуляторов роста на количество побегов 82
3.2.4. Влияние обрезки и ретардантов на среднюю длину побегов у яблони 87
3.3. Причины, вызывающие цветение плодовых растений 96
3.4. Характер и специфичность действия биологически активных веществ 101
3.5. Развитие органов цветка и образование половых клеток у плодовых растений 104
3.6. Влияние регуляторов роста растений на интенсивность цветения и образование плодов на деревьях яблони 108
3.7. Влияние ретардантов на урожай плодов яблони 121
IV. БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ОПЫТОВ 126
V. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ 130
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ 132
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 134
- Особенности роста и развития эколого-морфологических и морфофизиологических форм высших растений
- Погодные условия за годы исследований
- Перезимовка деревьев яблони на вегетативно размножаемых подвоях в зиму 1993/94 гг
Введение к работе
Экологические факторы играют важную роль в устойчивости плодовых насаждений, продуктивности и качестве урожая. Кроме неблагоприятных зимних факторов (резкие колебания низких температур и частые продолжительные оттепели в период вынужденного покоя), в последний период значительное негативное влияние оказывает комплекс стрессовых факторов, воздействующих на растение, особенно в начальный период вегетации.
Устойчивость растений к стрессам в значительной мере зависит от вида растения, уровня и направленности физиолого-биохимичес-ких процессов происходящих в них.
Различия в процессе роста и развития растений одного и того же вида в разных условиях приводят к габитуальным различиям особей - внутривидовой изменчивости по морфологическим признакам, биологическим и физиолого-биохимическим свойствам.
В настоящее время интенсивно проводятся исследования в области экологии направленные на изучение воздействия факторов окружающей среды на различные биоморфы растений, разрабатываются приемы снижающие их негативные последствия.
Под действием стресс-фактора низких температур плодовые деревья не всегда вымерзают полностью. В большинстве случаев они повреждаются частично и остаются в садах, имея разную степень и характер повреждения.
Одним из характернейших механизмов зашиты от стресс-факторов, включая низкие температуры, является замена утраченных или сильно поврежденных органов путем их восстановления (регенерации), а также закладки новых почек и рост ранее сформировавшихся.
Мощным приемом восстановления подмерзших деревьев и саженцев является омолаживающая обрезка. Важнейшей задачей обрезки остается создание условий для ежегодного прироста новых побегов с крупными листьями и выращивания плодов высокого качества.
Особое значение приобретает возможность при помощи регуляторов роста изменять устойчивость растений к неблагоприятным условиям среды.
Их роль в повышении продуктивности растений также велика, как и селекционно-генетических методов, внесения органических и минеральных удобрений и использования пестицидов. Биологически активные вещества в отличие от других средств химизации характеризуются тем, что они применяются в малых дозах и концентрациях.
Регуляторы роста растений, попадая в растение, включаются в процессы метаболизма и оказывают существенное влияние на систему гормональной регуляции. Под влиянием биологически активных веществ у растений интенсифицируются ростовые процессы, ускоряется органогенез, замедляется или ускоряется старение органов, изменяются сроки и стадии покоя. Регуляторы роста позволяют смягчить действие на растения экстремальных природно-климатических условий. В отличии от других средств химизации биологически активные вещества действуют в растении более целенаправленно, т.е. влияют лишь на определенные мишени-мембраны растений. Указанная особенность обусловливает экологическую чистоту регуляторов роста.
Необходимость изучения причин, типов и степени повреждения плодовых растений морозами и разработка технологии их восстановления определяется практической задачей повышения морозоустойчивости и скорейшего возвращения к жизни и плодоношению значительной части поврежденных деревьев с минимальными затратами труда и средств.
Новизна проводимых исследований заключается в том, чтс впервые в Ставропольском крае изучено влияние ретардантов Ерin и KF-20 на восстановительную функцию подмерзших деревьев яблони на различных подвоях и фоне регенерационой (омолаживающей) обрезки. На защиту выносятся следующие научные положения:
- применение омолаживающей обрезки, подвергшихся стресс-фактору (подмерзших) деревьев яблони, на вегетативно-размножаемых подвоях М4 и М9 для быстрого восстановления их кроны и генеративных функций;
- однократное применение регуляторов роста (Ерin и KF-20) по отросшим после обрезки побегам для инициирования цветковых почек и получения удовлетворительного урожая плодов;
- двукратное применение, с интервалом в две недели, KF-20 и Epln как оказывающее большее воздействие на усиление генеративного развития и получение высоких урожаев плодов;
- результаты биоэнергетической оценки возделываемых сорто-подвойных комбинаций, применение омолаживающей обрезки и регуляторов роста.
Познание общих и индивидуальной реакций сортов и сорто-подвойных сочетаний на обрезку, обработку регуляторами роста, делает возможным применение их в практическом садоводстве в нужном направлении, чему и посвящена данная работа.
Выражаю благодарность за помощь, оказанную при проведении учетов студентам агрономического факультета Волощенко B.C., Нешину В.И., Кочневу А.В., Саманидину Д.В.
Особенности роста и развития эколого-морфологических и морфофизиологических форм высших растений
Успехи науки в последние годы, способствовали формированию технологического подхода к природе. Немало современных исследователей относятся к животным, растениям и микроорганизмам, как к "живым машинам", у которых можно произвольно менять детали и корректировать свойства, исходя из тех или иных потребностей сельского хозяйства или перерабатывающей промышленности. При этом совершенно игнорируется то, что все живое создавалось эволюцией без учета интересов и требований человека на протяжении многих миллионов лет. Кроме того, нет абстрактных живых организмов. Все они члены экосистем, звенья одной цепи, настолько взаимосвязанные, что удаление одного звена неизбежно отразится на других. Естественные экосистемы отличаются большой устойчивостью, вследствие того, что существующие в них механизмы саморегуляции поддерживают равновесие между составляющими их видами. Преобразуя естественные экосистемы в сельскохозяйственные, человек убирает одни виды и вводит другие, не всегда заботясь о сохранении равновесия.
Вековое влияние экологических факторов и приспособительные реакции растений определили облик растений и их отношение к зтиі факторам. Под влиянием климатических изменений и почвенных условии один и тот же вид растений может значительно изменять сво жизненную форму.
Впервые термин "жизненная форма растений" предложил Е.Varmir (1884) понимая под этим форму, в которой вегетативное тело растєния (индивида) находится в гармонии с внешней средой в течение всей его жизни. Многочисленные литературные источники отечественных и зарубежных авторов содержат сведения о сущности понятия жизненной формы растений, однако наиболее полное изложение учения дано в работах И.Г.Серебрякова (1962,1964); А.П.Хохрякова (1981); Б.А.Быкова С1962,1983); Т.И.Серебряковой (1972,1980).
Существуют многочисленные системы жизненных форм растений, причем принципы построения этих систем у разных авторов не одинаковы. Так, А.Гризенбах (1874), А.Гумбольдт (1936) руководствовались в основном физиологическими признаками. A.Drude (1887) брал за основу периодичность вегетации, морфологические и биологические особенности растений. Е. Warming (1884) при классификации жизненных форм главным считал способ питания растений, характер местообитания, форму роста и другие признаки. Г.Н.Высоцкий. (1950) выделял жизненные формы, исходя из способов вегетативного размножения и строения корневых систем растений.
В монографии И.Г.Серебрякова (1962) жизненные формы-биоформы рассматриваются с точки зрения биолого-морфологической. Эколо-го-морфологическая жизненная форма высших растений определена как своеобразный обший облик (габитус) определенной группы растений (включая их надземные и подземные органы - подземные побеги и корневые системы), возникающие в их онтогенезе.
И.Г.Серебряков (1962) разработал эколого-морфологическую классификацию жизненных форм покрытосеменных и хвойных растений, основанную на форме роста (внешнем виде) и длительности жизни, вегетативных органов. Все жизненные формы деревянистых растений относятся к двум отделам - древесные (деревья, многоствольные деревья, кустарники, кустарнички, древовидные и кустарниковые лианы, растения подушки) и полудревесные растения (полукустарники, полукустарнички, полукустарниковые и полукустарничковые лианы). Травянистые растения включают многолетних поликарпиков и однолетних монокарпиков. Одним из положений теории является то, что один и тот же вид растений в разных частях своего ареала или в разных экологических условиях нередко принимает различные жизненные формы, иногда значительно отличающиеся друг от друга.
И.Г.Серебряков (1962) как особую жизненную форму плодовых растений выделял "плодовое дерево". Плодовое дерево представляет собой переходную форму между деревьями и кустарниками. В онтогенезе дерева этого типа ствол рано теряет преобладание в росте над боковыми ветвями, поэтому крона формируется близ поверхности почвы. Главная ось не выделяется среди мощных боковых ветвей. Крона округлая. В онтогенезе и габитусе такого дерева есть черты кустарников.
Погодные условия за годы исследований
Как известно, рост и развитие плодовых деревьев в значительной степени зависят от погодных условий вегетационного периода, главнейшими из которых являются температура, осадки, солнечная радиация и т.д.
Осень 1993 года характеризовалась теплыми сентябрем и октябрем и очень холодным ноябрем. Среднемесячная температура воздуха в сентябре была равна +15,1 С. Осадков в течение месяца выпало 29,7 мм. В октябре среднесуточная температура колебалась от -2 С до +19,5 С. Осадки выпадали в основном в третьей декаде и составили 14,7 мм. В ноябре произошло резкое понижение температуры воздуха (25 ноября - до -15 С, а 30 ноября до -18 С.)
В результате резкого похолодания плодовые культуры поздних сортов не успели сбросить листья и перейти в состояние покоя.
В первой декаде декабря 1993 года температура воздуха имела отрицательные значения и составила в среднем за декаду -6,6 С. Во второй и третьей декадах наблюдалось повышение температуры до +8 С. Осадков в декабре выпало 26,8 мм.
Январь 1994 года характеризовался повышенным температурным режимом и неравномерным распределением осадков. Особенно теплыми были первая и вторая декады, когда температура вохдуха превышала норму на 3,4-6,6 С. Самым холодным периодом месяца была третья декада - минимальная температура воздуха понижалась до -9 С. В течение месяца осадков выпало 33,5 мм. К концу месяца установился снежный покров, его высота достигала 2-10 см.
В феврале 1994 года температура воздуха резко понизилась. Во второй декаде минимальная температура водзуха достигла -22 С. К концу месяца началось потепление. Месячная сумма осадков составила 15,8 мм.
Погода марта 1994 года отмечена неустойчивым температурным режимом и незначительными осадками. Отрицательные температуры были зафиксированы в первой половине месяца и опускались до отметки - 7 С. Во второй половине марта положительные температуры достигали +17 С. Осадков выпало в марте 50 мм.
В течение месяца плодовые культуры находились в состоянии покоя. И хотя во второй половине месяца среднесуточные температуры воздуха были положительными, а дневные температуры достигали 11-17 С, возобновления вегетации у плодовых культур не наблюдалось. Это было обусловленно тем, что корневая система плодовых находилась в промерзшей почве.
12 апреля отмечался переход температуры воздуха через 10 градусов в сторону повышения (раньше средних многолетних значений на 5-13 дней). Осадков за месяц выпало 39,6 мм.
Май и июнь 1994 года отличались повышенными температурами и обильными осадками. Среднемесячная температура мая составили +15,6 С, а июня +19,2 С. Осадков выпало за два месяца 120 мм.
Из-за повышенного температурного режима у плодовых культур рост завязи и начало созревания плодов складывались не совсем благоприятно. Состояние плодовых по видам на урожай удовлетворительное и плохое.
Жаркая погода без осадков в июле создала неблагоприятные условия для налива и созревания плодов, закладки цветковых почек под будущий урожай. Среднесуточная температура воздуха поднималась до +26 С. Осадков выпало 8 мм.
Среднемесячная температура августа и сентября составила +21 С. Большое количество осадков выпало во второй декаде августа (25 мм) и в третьей декаде сентября (35 мм).
Погодные условия благоприятно складывались для созревания и накопления Сахаров в плодах.
Перезимовка деревьев яблони на вегетативно размножаемых подвоях в зиму 1993/94 гг
Представление о зимостойкости отдельных сортов яблони на различных подвоях в зиму 1993/94 гг дают данные таблицы 1.
С точки зрения морфологии дерева, наибольшее подмерзание отмечено на его более молодых составных частях - это кольчатки и однолетние побеги. Степень подмерзания кольчаток у сорта Слава победителям от 2.3 балла на М4 до 3.2 балла на М9. У Джонатана на
Рождение ко ль чате -: отмечено на сорте Голден Делишес - 4,6 балла зависила от подвоя - 3,0 и 3,2 балла. Джонатан на N8 имел степень повреждения штамба 3,1 балла, а на М4 - 2,6. Скелетные ветки у этого сорта на подвое М4 пострадали меньше, чем на М9 (2,0 и 3,0 балла соответственно).
Больше пострадали деревья сортов зимних сроков созревания, которые в 1993 году были с чрезмерно высоким урожаем, при поздних сроках его уборки. При этом они ушли в зиму, не накопив достаточных запасов питательных веществ и по этой причине не прошедшие закалки.
Весной 1994 года была произведена омоложивающая обрезка поврежденных деревьев. Установленно, что при укорачивании ветвей изменяется ход формирования и развития ростовой и плодовой древесины из-за сильного нарушения соотношений между старой и молодой древесиной, между надземной и корневой системой и, главным образом, между точками роста на стадийно молодой и старой древесине. Общие задачи обрезки подмерзших деревьев сводилась к следующему:
- уменьшению числа точек роста Спочек), т.е. числа потребителей пластических веществ;
- сокращению расстояния между листьями и корнями:
- стимулированию развития новых точек роста за счет спящих почек.
Процесс восстановления побегов протекает сугубо индивидуально у каждого дерева, не говоря уже о значительных различиях между сортами и породами, что связано со способностью их регенерации.
Техника обрезки соответствовала естественным тенденциям роста деревьев, которые при подмерзании древесины и без обрезки обычно образуют восстановительные поросли и тем самым компенсируют ослабление ее водопроводящей способности. Обрезка была необходима для удаления части пунктов потребления воды, пластических веществ и сокращения протяженности пути между всасывающими корнями и листьями.
В первую очередь удаляли сухие и особенно сильно повреждённые ветки. Степень обрезки живых частей зависела от обмерзания и была, как правило, тем большей, чем сильнее пострадало дерево.
В результате установлено значительное влияние омолаживающей обрезки на восстановительные процессы растений яблони
