Введение к работе
Актуальность темы. Россия является одним из немногих европейских производителей чая. Единственное место в России, где выращивают и перерабатывают чай это субтропики Краснодарского края. До середины 90-х годов чаеводство было одной из ведущих отраслей сельского хозяйства России. Площади чайных плантаций превышали полторы тысячи га; урожайность составляла более 7 тыс. тонн зеленого чайного листа. В результате аграрной реформы (1990 – 1994 гг.) начался катастрофический спад производства продукции чаеводства. К 2001 году отрасль стала убыточной, количество чая сократилось наполовину.
Начиная с 2003 года, в Краснодарском крае начала действовать Федеральная целевая программа по восстановлению культуры чая в России, которая предусматривает решение широкого круга проблем, имеющих первостепенное значение в восстановлении и дальнейшем развитии культуры чая. Предусматривается закладка новых, и реконструкция старых насаждений; изучение биологических особенностей культуры для подбора сортов, обладающих стабильной продуктивностью и устойчивостью к неблагоприятным факторам среды.
В специфической по почвенно-климатическим условиям субтропической зоне России наблюдаются длительные засушливые периоды, которые приводят к угнетению ростовых процессов, снижению продуктивности, и зачастую к преждевременной гибели растений. Культура чая особенно требовательна к условиям произрастания. Другой особенностью культуры чая является закисление почвы. В результате усиливается вымывание обменных оснований, что оказывает существенное влияние на изменение содержания микроэлементов в почве и растениях. Растения начинают проявлять признаки микроэлементного голодания, приводящего к функциональным заболеваниям (различным хлорозам) и, как следствие, снижению побегообразовательной способности.
Цель исследований заключалась в установлении лимитирующих факторов среды и подборе микроучастков наиболее оптимальных по почвенно-климатическим условиям для размещения чайных плантаций; в изучении влияния микроэлементов на физиологическое состояние растений чая; использовании микроудобрений на чайных плантациях, обеспечивающих увеличение урожайности, повышение качества продукции и повышение устойчивости растений к неблагоприятным факторам среды.
Все вышесказанное указывает на объективную необходимость проведения в условиях субтропической зоны России исследований по изучению биологических особенностей растений чая, а также их реакции на неблагоприятные факторы среды и внесение микроэлементов.
Задачей исследований является изучение:
водного режима различных популяций Camellia sinensis;
активности каталазы;
характеристик пигментного аппарата;
динамики танинов, экстрактивных веществ и кофеина;
таксационных характеристик листьев чая;
влияния микроэлементов меди, марганца, цинка и железа на физиолого-биохимические показатели растений чая сорта Каратум.
Научная новизна. Впервые в условиях субтропиков России изучены биологические характеристики различных популяций чая, определены лимитирующие факторы и установлены закономерности изменения физиологического состояния растений чая под влиянием неблагоприятных факторов среды.
Установлены диагностические показатели, отражающие физиологическое состояние растений и разработана шкала параметров водного режима листьев для сравнительной оценки засухоустойчивости сортов.
Выявлены закономерности взаимодействия микроэлементов в растениях и разработаны приемы регуляции физиологического состояния культуры на основе применения микроудобрений.
Теоретическая и практическая значимость. Установленные закономерности могут быть использованы для планирования размещения плантаций по природно-климатическим зонам, при подборе сортовой гаммы в производственных насаждениях, а также в селекционной работе.
Выявлены закономерности взаимодействия микроэлементов в растении; отмечено проявление антагонизма между элементами при их некорневом внесении; установлена корреляция между содержанием марганца во флешах чая, показателем плодородия почв и урожайностью плантации; внесение марганца и цинка оказывает положительное влияние на водообеспеченность чая; способствует значительному усилению ферментативной активности опытных растений; стимулирует ростовые процессы.
В результате проведённых исследований разработаны - «Методические рекомендации по применению диагностических показателей устойчивости растений чая к стресс факторам», «Рекомендации по внекорневой подкормке микроэлементами растений чая (для молодых чайных плантаций)» и «Методические рекомендации по внекорневой подкормке микроэлементами полновозрастных растений чая».
Апробация работы. Положения диссертации доложены на заседаниях научного и методического совета Всероссийского научно-исследовательского института цветоводства и субтропических культур (1996 – 2008 гг.); заседании Ученого совета ГНУ ВНИИ садоводства и питомниководства, г. Москва (2008 г.); региональных, всероссийских, международных конференциях и симпозиумах; заочных электронных конференциях.
Публикации. Результаты исследований по теме диссертации опубликованы в монографии: «Микроэлементы на чайных плантациях субтропиков России», трёх рекомендациях и 47 научных статьях, в т.ч. семь – в рецензируемых журналах «Садоводство и виноградарство», «Вестник РАСХН» и «Сельскохозяйственная биология».
Объём и структура диссертации. Диссертация изложена на 261 страницах компьютерного текста, содержит 49 таблиц, 57 рисунков. Работа состоит из введения, 4 глав, практических рекомендаций, заключения, выводов. Список использованной литературы насчитывает 352 источника, из них 64 на иностранных языках.
Место, методика и объекты исследований. Поставленные задачи решались на уровне полевых и лабораторных исследований с использованием методов математического моделирования и статистики.
Полевые исследования проводились на растениях чая вида Camellia sinensis, так называемой грузинской (местной) популяции, образованной в результате переопыления видов и разновидностей китайских, японских и индийско-китайских гибридов; а также сортах Колхида, Каратум, Сочи, Кимынь, произрастающих в контрастно отличающихся почвенно-климатическими условиями участках: «Барановка», «Бетонный мост», «Пасека», «Ниже Гукасяна», «Озеро», участок клоноиспытания, участок 41.
Исследования по влиянию некорневой подкормки микроэлементами проводили на участке клоноиспытания АОЗТ «Дагомысчай», п. Уч-Дере, площадью 0,4 га на растениях чая сорта Каратум, 1990 года посадки. Размер опытных делянок - 9 погонных метров, защитные участки длиною 1м. Ширина междурядий 1,25 м. Размещение вариантов рендомизированное. В опыте были представлены следующие варианты: контроль - опрыскивание водой; медь – раствор сернокислой меди в концентрации 0,06%; марганец – сернокислый марганец 0,4%; цинк – сернокислый цинк 0,3%;
железо – сернокислое железо 0,3%; смесь МЭ – смесь элементов в концентрации 1,06%.
После вступления растений в полный возраст (2003 г.) на основании анализа химического состава растений дозы по марганцу и железу были увеличены: вариант «марганец» - до 0,6%; вариант «железо» - до 0,5%.
Некорневые обработки растений чая проводили на общем фоне макроудобрений (в дозе N360 P60 K50 кг д.в./га) в период летней депрессии ростовых процессов (вторая декада июня). При основном внесении удобрений (60%) использовали нитроаммофоску с аммиачной селитрой; при летней подкормке (40%) -аммиачную селитру.
В качестве индикаторного органа использовали физиологически зрелые листья чая, которыми являются 1-й – 2-й лист, расположенный после т.н. «рыбьего» на побеге вегетации данного года.
флешь
Физиологически зрелые листья «Рыбий» лист
Лабораторные исследования выполняли на базе ГНУ ВНИИЦиСК: в лабораториях физиологии и биохимии растений; агрохимии и почвоведения.
Агрохимический анализ почв проводили по общепринятым методикам: гумус – по Тюрину в модификации Орлова и Гриндель; pH KCl – потенциометрическим методом; обменная кислотность по Дайкухара; азот легкогидролизуемый – по Тюрину и Кононовой; подвижный фосфор и калий – по Ониани; подвижный алюминий – по методу Соколова; обменный кальций – трилонометрическим методом; обменный магний – фотоколориметрическим методом, окрашиванием соединений магния с титановым железом. Определение микроэлементов проводили с использованием прибора С – 115 М1. Азот - объемным методом с биамперометрической индикацией конца титрования на приборе БАН-УНИИЗ, разработанным М.Л.Цап (1973), фосфор – по Дениже в модификации Труога, калий – на атомно-абсорбционном спектрофотометре марки ААS–1.
Концентрацию клеточного сока (ККС) флешей - рефрактометрическим методом Филиппова (1968); биометрические характеристики устьичных клеток и подсчет их количества - цитологическими методами (1974); водный дефицит – по Починку (1976); определение связанной воды методом Окунцова – Маринчик (1964); коэффициент жаро-, засухоустойчивости - по Кушниренко (1986); интенсивность транспирации – весовым методом (1972); активность каталазы – по методике Гунара (1972); содержание фотосинтетических пигментов - методом А.А. Шлыка, с использованием расчетных формул Циглера и Эгле (1971).
Урожай чайного листа определяли путем сбора и взвешивания отдельно всех повторностей опыта; влажность листа - высушиванием флешей до постоянно сухой массы при 100 – 1050С; фиксацию образцов для биохиманализов проводили водяным паром в аппарате Коха; экстрактивные вещества - по методике В.Е. Воронцова (1946); танин – по Левенталю с пересчетным коэффициентом 5,82 (по К.М. Джемухадзе).
Обработка экспериментального материала проводилась методами корреляционного и регрессионного анализов, описательной статистики с использованием математических программ, разработанных во Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии им. Д.Н Прянишникова, а также программ Статистика -5,0 и Microsoft Excel.
Исследования проводили в Государственном научном учреждении Всероссийский научно-исследовательский институт цветоводства и субтропических культур по программам НИР: «Изучить действие биогенных микроэлементов на основные физиологические процессы, побегообразовательную способность, качество и устойчивость к неблагоприятным факторам природной среды полновозрастных чайных растений» (1996 – 2008 гг.); «Выявить физиолого-биохимические показатели многофункционального действия, обеспечивающие комплексную адаптивность чайного растения к экологическим условиям среды» (2002 – 2006 гг.).
Основные положения, выносимые на защиту:
биологические особенности растений чая вида Camellia sinensis в условиях субтропиков России;
лимитирующие факторы среды и их влияние на растения чая сортов Колхида, Каратум, Сочи, Кимынь;
биологические особенности растений чая на плантациях, отличающихся почвенно-климатическими условиями;
влияние микроэлементов на растения чая (на примере сорта Каратум).
Похожие диссертации на Биологические особенности культуры чая в условиях влажных субтропиков России
