Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Современные агротехнологические способы регулирования урожайности и качества корнеплодов сахарной свеклы
1.1 Влияние качества сахарной свеклы на эффективность свеклосахарного производства 10
1.2 Интенсивная технология возделывания сахарной свеклы, и роль ее основных элементов в формировании высококачественного сырья 15
1.3. Использование биотехнологии в интегрированной
системе возделывания сельскохозяйственных культур 24
ГЛАВА 2. Роль биологически активных препаратов в повышении урожайности и технологических качеств корнеплодов сахарной свеклы
2.1 Классификация регуляторов роста растений 28
2.2 Влияние регуляторов роста на иммунный статус растений 29
2.3 Спецификация различных типов биопрепаратов, применяемых при возделывании сахарной свеклы 31
2.4 Спектр биопрепаратов используемых при хранении
сахарной свеклы 43
ГЛАВА 3. Программа, методики и условия проведения исследований
3.1 Программа исследований 47
3.2 Методики исследований 5О
3.3 Характеристика почвенного покрова Курской области и района исследований 54
3.4 Климатические условия Курской области и погодные' условия в период проведения полевых исследований
ГЛАВА 4. Влияние биостимуляторов на урожайность и качество корнеплодов сахарной свеклы
4.1 Влияние аминокислотных биостимуляторов на развитие сахарной свеклы и ее продуктивность
4.2 Устойчивость сахарной свеклы, обработанной биостимуляторами, к-заболеваниям в период вегетации г
4.3 Влияние стимуляторов роста на химический состав и технологические качества корнеплодов сахарной свеклы
ГЛАВА 5. Лежкоспособность корнеплодов сахарной свеклы, выращенной с применением биостимуляторов
5.Г Влияние биостимуляторов на устойчивость корнеплодов сахарной свеклы к патогенным микроорганизмам при хранении
5.2 Изменения в химическом составе и технологических качествах корнеплодов свеклы, полученных с применением стимуляторов роста при хранении
5.3 Роль биостимуляторов в повышении расчетного выхода сахара
ГЛАВА 6. Экономическая эффективность применения аминокислотных стимуляторов роста при возделывании сахарной свеклы
Выводы
Предложения производству
Список литературы
- Влияние качества сахарной свеклы на эффективность свеклосахарного производства
- Спецификация различных типов биопрепаратов, применяемых при возделывании сахарной свеклы
- Влияние аминокислотных биостимуляторов на развитие сахарной свеклы и ее продуктивность
- Влияние биостимуляторов на устойчивость корнеплодов сахарной свеклы к патогенным микроорганизмам при хранении
Введение к работе
Актуальность, темы. Благодаря географическому положению и природно-климатическим условиям в ЦЧРсосредоточено около 48%) площадей РФ, занятых сахарной свеклой; и 50% мощностей по ее переработке. В этом регионе производственная* себестоимость свекловичного сырья меньше, а рентабельность; свекловодства, выше, чем в других. Вместе с темг короткий вегетационный > период и недостаток влаги зачастую? не позволяют реализоваться^ полнотмере: генетическому потенциалу сортовига производственного сезона сахарная^ свекла? зачастую не достигает технической^ спелости. Поступающее на переработку сырье при этом имеет низкую чистоту клеточного сока из-за малого содержания? сахарозы. и высокой, концентрации несахаров. Пониженный на 15;. .20%: коэффициент диффузии са-харозьгпри экстрагировании изшедозревших корнеплодов'определяет низкий выход^ сахара, увеличение расхода вспомогательных материалов и энергоносителей? при переработке такой свеклы. Поэтому сельское хозяйство- остро нуждается і в экологически чистых и экономически эффективных средствах повышения не только; урожайности, но и качества сельскохозяйственной продукции в более ранние сроки. Перспективным-направлением в получении, ранних урожаев сахарной свеклы, с высокими технологическими достоинствами, устойчивой к различным заболеваниям;в периоды, вегетации и хранения является использование стимуляторов роста: и развитияфастений. Они не создают угрозы нарушения экологического равновесия в биосфере, играют
Существенную рОЛЬ В* аНТИреЗИСТеНТНОШ СТраТеГИИ,. ВЫСОКО ЭКОНОМИЧНЫ;,, позволяют обеспечить .результаты, которые невозможно достичь другими технологическими приемами.
Ретроспективный литературный обзор* показал, что к настоящему моменту разработано и испытано множество препаратов данного класса, способных стимулировать различные процессы, как в самих растениях, так и в
элементах агроэкосистемы. Одни повышают продуктивность и: подавляют развитие патогенных микроорганизмов (В .Н: Козакова, 1984; Г.Я. Сергеев, 1996; А.И: Кульнев, 1997; Т.Н. Пустовойтова, 2000; Е.А. Дворянкин, 2002; А.В. Корниенко, 2001, 2004; В.А. Щедрин, 2005 и др.),.другие повышают сахаристость и технологические качества свеклы. (В.Б; Варшавская, 1990;.СВ. Стороженко, 2001; С.С. Макарова, Н.В. Безлер, 2004 и др.), третьи обогащают почву биологически активными веществами и улучшают питание растений, чем стимулируют их развитие (А.Б; Иатил, 1986; Bashan Yoav, 1993; А. Neerai; 1995;. ЭШ Еабибуллаев;, 1996; H:F. їїизбулин> 1996; ЕЖ Кандыба;.'.
2003'ищр.).
Новыми^ перспективными? полифункциональными биостимуляторами являются; разработанные Санкт-Петербургским, государственным университетом низкотемпературных; и пищевых технологий препараты^ Биостим М и Белкозин М' влияющие: как на развитие растений; так и последующую сохранность урожая. Испытания биостимуляторовшо Всероссийском» институте растениеводства.им. НіИіВавилова и Санкт-Пётербургскомсгосударственном-аграрном университете, апробацияш ряде хозяйств,Северо-Западного региона РФ и Ставропольского края; с неизменным положительным результатом? показали их высокую эффективность и многофункциональность действия і при использовании на растениях картофеля^ моркови, столовой свеклы, что описано в ряде работ О.В: Большакова, ВЖ. Куцаковощ С.Ві Мурашева и других ученых в период.с 1998 по 2005 годы. Отсутствие-сведенийЬобэффективно-сти данных препаратов при выращивании сахарной свеклы, а также технологии их применения дали направление настоящей работы.
Диссертационная- работа выполнялась в-; рамках тематического плана НИР Российского научно-исследовательского института сахарной промышленности по программе фундаментальных и приоритетных прикладных исследований Россельхозакадемии на 2001-2005 гг., а также в рамках программы "Участник молодежного научно-инновационного конкурса (У.МіНіИ.К.)" на 2007-2008 гг.
Цель и задачи исследований. Цель исследований заключалась в изучении влияния аминокислотных биостимуляторов Биостим М и Белкозин М на продуктивность и устойчивость корнеплодов сахарной свеклы к заболеваниям, формирование технологических качеств корнеплодов и их изменение при хранении.
Поставленная цель исследованию достигалась путем решения следующих основных задач:
Изучить влияние аминокислотных биостимуляторов на процессы роста и развития сахарной; свеклы: энергию прорастания и всхожесть семян, период достижения основных фенологических фаз, динамику массы ботвы и корнеплода, урожайность.,
Определить влияние аминокислотных биостимуляторов на фитопа-тологическое состояние корнеплодов сахарной свеклы в период вегетации.
3.: Установить влияние препаратов Биостим Ми Белкозин М на формирование, технологических качеств сахарной свеклы.
4. Определить лежкоспособность;корнеплодов сахарной свеклы, полу
ченных с использованием аминокислотных биостимуляторов, при 60 суточ
ном хранении: устойчивость к кагатной гнили, величину потерь: массы свек
лы и изменения в технологических качествах корнеплодов.
5. Оценить экономическую эффективность, возделывания сахарной
свеклы с применением^стимуляторов роста Биостим Мій Белкозин,М и, раз
работать рекомендации производству.
Научная новизна работы. Впервые на темно-серых лесных почвах Центрального Черноземья экспериментально установлено влияние аминокислотных стимуляторов роста, на основе глицина на процессы роста и развития сахарной свеклы, формирование технологических качеств корнеплодов. Получены, данные о влиянии аминокислотных биостимуляторов на устойчивость корнеплодов сахарной свеклы к бактериальным и грибковым заболеваниям, их лежкоспособность. Рассчитана экономическая эффективность
возделывания-сахарной свекльг с применением стимуляторов роста Биостим Ми Белкозин М:
Основные положения, выносимые на защиту: '
Однократное замачивание семян и двукратное опрыскивание растений сахарной свеклы; в фазы? 2 и 4 пар настоящих. листьев аминокислотным глицинсодержащим стимулятором роста и развития растений позволяет активизировать синтез фитогормоновгзасчет чего ускорить сроки ее-созревания.
Использованиешришозделывании сахарной;свеклы биостимуляторов Биостим :Мчи Белкозин М; способствует интенсификации; клеточного метаболизма-; w увеличению; ее синтетических: возможностей, что обеспечивает повышение урожайностей технологических качеств.корнеплодов.
3)* Применение - на? посевах сахарной: свеклы препаратов Биостим; М" № БелкозингМ* оказывает- иммуностимулирующее действие,, усиливающее постоянные защитные механизмы; растительного' организма; отражающееся? в повышении устойчивости; сахарной свеклы к бактериальным; и грибковым: возбудителям заболеваний; присутствующим^вшочве:
Практическая; ценность. Разработан способ стимуляции роста и развития корнеплодов сахарной свеклы, предусматривающий замачивание- семян в растворе биологического стимулятора и двукратное опрыскивание им растений в фазы 2 и 4 пар настоящих:листьев. .'.-..
Использование приі возделывании сахарной- свеклы аминокислотных глицинсодержащих биостимуляторов позволяет получать следующие: практически значимые результаты:-.
Ускоряются сроки созревания^сахарной'свеклы на 7-8 суток, повышается урожайность корнеплодов на> 8... 15%, что позволяет начинать .уборочные работы в более ранние сроки и получать более высокие урожаи корнеплодов.
Повышается сопротивляемость растительного сырья к внешним воздействиям вследствие усиления постоянно действующих механизмов эн-
догенной защиты растительных тканей, что приводит к снижению количества корнеплодов сахарной свеклы пораженных заболеваниями без дополнительного применения средств химической защиты растений, тем самым поддерживается благоприятный экологический фон в агробиоценозах.
Увеличивается сахаристость корнеплодов.на..0;3;..0,6%, обеспечивая получение: сырья с хорошими технологическими .качествами без, увеличения объема используемых минеральных удобрений, что в сочетании с, ростом урожайности повышает условныйсбор сахара на 0,5.. .0,9 т/га;
* Возрастает лежкоспособность, корнеплодов»сахарной свеклы,, за, счет чего сокращаются потери массы<и вшаксимальнотстепени: сохраняются* их технологические качества:
Повышается уровень рентабельности выращивания* сахарной*
свеклы на 8... 16%.
Результаты?'исследований? прошли производственную ' проверку в>' 2007 г. на базе ЄПК "Ивановское" Рыльского района; Курской области, где были полученышоложительные: результаты.
Апробация- работы. Основные: положения* диссертационной: работы были:доложены и получили положительную оценку на заседаниях ученого совета Российского НИИ' сахарной промышленности, Всероссийских, и Международных научно-практических конференциях: "Проблемы* развития; сельского хозяйства Центрального Черноземья!' (Курск, 2005), "Проблемы развития аграрного?сектора.региона" (Курск, 2006);. "Сахар; 2006'' вграмках федеральной целевой программы "Исследование: и разработка* по* приоритетным направлениям;развития науки?и техники" (Москва; 2006), "Приоритетные направления; развития' сахарного производства; и их научное обеспечение" (Курск, 2006); "Региональные: проблемы повышения* эффективности агропромышленного комплекса" (Курск, 2007); "Современные наукоемкие технологии: от идеи к внедрению" (Белгород, 2007).
На Международной: научно-практической конференции- "Стратегия развития свеклосахарного комплекса России" (Курск, 2007) результаты, ис-
следований были представлены на конкурс программы "Участник молодежного научно-инновационного конкурса (У.М.Н.И.К.)", реализуемой государственным Фондом содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере и отмечены почетной грамотой победителя и грантом на проведение дальнейших исследований.
Публикации. По материалам исследований опубликовано 8 научных статей, из которых 2 в центральных отраслевых периодических изданиях, в которых отражено основное содержание диссертационной работы. На основании проведенных исследований в Федеральный институт промышленной собственности направлена заявка на выдачу патента "Способ стимуляции роста и развития корнеплодов сахарной свеклы".
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 146 страницах машинописного текста, включает 21 таблицу и 14 рисунков. Состоит из введения, шести глав, выводов и предложений производству. Список литературы включает 222 источника, из них 29 на иностранных языках. Приложения содержат 26 таблиц.
Влияние качества сахарной свеклы на эффективность свеклосахарного производства
Химический состав сахарной свеклы весьма сложен и разнообразен. В зависимости от количественного состава тех или иных элементов в корнеплодах и их физиологического состояния изменяется выход кристаллического сахара, что обуславливает разные технико-экономические результаты при ее переработке. Поэтому для оценки производственного качества свекловичного сырья и возможности прогнозирования хода его переработки введено понятие "технологические качества свеклы". Оно означает комплекс биологических, физиологических, физико-химических, физико-механических параметров свеклы, определяющих протекание технологических процессов при ее переработке, характер и размеры потерь сахара, выход и качество кристаллического сахара. Наиболее важными технологическими качествами свеклы являются следующие: цветушность, дуплистость, техническая спелость, чистота свекловичного сока, способность изрезываться в стружку, а также теплоемкость, теплопроводность, коэффициент диффузии, способ обрезки головки и др. [147, 175, 177, 220]. Физическое состояние сырья (загрязненность землей, связанной ботвой и свободными примесями; механические повреждения корнеплодов) и химический состав свеклы (содержание сахарозы, редуцирующих, азотистых и зольных веществ, минеральных и органических кислот, веществ коллоидной дисперсности) в значительной мере влияют на ее хранение, условия переработки и выход конечного продукта [183]. Чем выше технологические качества свеклы, тем лучше производственные показатели, тем выше выход готового продукта и меньше расход сырья на выработку 1 т сахара. Главным показателем, определяющим технологические качества свеклы, является содержание в ней сахарозы. Однако при одной и той же сахаристости свеклы и одинаковых условиях ее переработки выход сахара может колебаться в зависимости от количества и характера других химических веществ, перешедших вместе с сахаром в сок - несахаров. Соотношением сахара и несахаров в общем количестве сухих веществ сока определяется его чис-тота[159].
Сахаристость и химический состав корнеплодов сильно изменяются в зависимости! от погоды .в. период вегетации-свеклы,, агротехники ее возделывания и других факторов. Когда в июле-августе выпадает много-осадков, получают наиболее высокий урожай, корнеплодов. Но в сильно переувлажненные годы перед уборкой.урожая (август-сентябрь) сахаристость свеклы снижается и, наоборот, возрастает, если.в конце вегетации стоит сухая солнечная погода. Мощно развитыена высокоудобренном-фоне растения-в конце вегетации сильнее страдают от недостатка влаги в почве и даже могут снизить урожайность корнеплодов по сравнению с растениями-, выросшими на более бедном фоне удобрений. Сильно снижается сахаристость свеклы, когда сухая осенняя погода сменяется влажной и прохладной. Это ведет к отрастанию новых листьев, расходу пластических веществ, в том- числе сахара в корнеплодах. Многочисленные опыты показали, что наивысшую сахаристость имеют корнеплоды массой 200...1000 г. Для эффективной экстракции сахара необходима: сахаристость, свеклы 16...17%. При сахаристости 12% можно экстрагировать 50% сахара, а при сахаристости 17% извлекается: уже 87% [211].
Цветушная свекла, образовавшаяся в первый год вегетации, имеет небольшой корень, характеризующийся повышенной деревянистостью и пониженной сахаристостью. Поздняя цветуха отражается на снижении урожайности- [10]. У цветушной свеклы ухудшаются химический состав и технологические качества корнеплодов, снижается устойчивость к фитопатогенным микроорганизмам. С увеличением количества цветушных корней от 5 до 45% на каждый 1% теряется 0,07 т/га сахара [9].
Дуплистость может быть вызвана как микробиологическими причинами (бактериями), так и ускоренным ростом корня, при котором малоактивные центральные ткани в области головки не выдерживают растяжения и разрываются (встречается при неравномерном по количеству осадков вегетационном периоде). В дуплистых и пораженных болезнями корнеплодах уси-ливаютсятидролитические процессы и интенсивность дыхания, что приводит к снижению содержания сахарозы в корнеплодах и увеличениюфедуцирую-щих веществ. Кроме того, такие корнеплоды легко Загнивают, образуют в кагатах очаги гнили, ухудшая их хранение, являются причиной больших потерь свекломассы и сахара. Дуплообразование сопровождается уменьшением содержания сахара в корнеплодах на 1,1...Г,4%, увеличением в 2 раза количе-ства вредного азота. При переработке свеклы с 27% дуплистых корнеплодов сахаристость снижается на 0,7%, чистота диффузионного сока и сиропа — соответственно на 1,1 и 1,8%, а коэффициент завода - на 2,1% по сравнению с переработкой недуплистой свеклы, такая свекла хуже хранится [61].
Ветвистость или ветвление корня наблюдается в условиях влажной погоды, когда после отмирания нижней части корешка в результате поражения его корнеедом верхняя (непораженная) часть растения укореняется. При этом взамен отмершего центрального корешка образуется несколько боковых корней [119].
Поражение свеклы, как отдельными болезнями, так и их комплексом снижает сахаристость, чистоту сока и другие технологические качества в различной степени в зависимости от степени поражения. Пораженные корнеплоды не подлежат длительному хранению [54]. Парша и некроз сосудистых пучков вызывают снижение сахаристости корнеплодов. Кроме того, появление некроза сосудистых пучков делает свеклу доступной комплексу микроорганизмов, состоящих из грибов и бактерий, развитие которых приводит к потерям сахарозы в процессе хранения и переработки. Загрязненность корнеплодов приводит к нарушению нормального воздухообмена в кагатах, увеличению потерь массы и сахара, снижению эффективности действия систем активного вентилирования свеклы, обработки корнеплодов химическими препаратами [173]. При повышении загрязненности землей с 2 до 10% во время хранения увеличивается количество проросших корнеплодов на 35% , загнивших - на 20%, гнилой массы - на 0,5%, а среднесуточные потери сахара возрастают на 0,04%. При переработке такой свеклы часть компонентов почвы на корнеплодах переходит в диффузионный сок, что снижает его чистоту на 1% [188].
Важным качественным показателем является содержание мелассообра-зующих веществ, то есть калия и натрия, содержание "вредного" или амино-азота. Присутствие этих веществ мешает экстракции кристаллизованного сахара, остающегося в определенных количествах в мелассе. Катионы К+ и Na+ задерживают 70...80% сахара в мелассе. Содержание а-аминного азота играет весьма отрицательную роль. На его присутствие в сахарной свекле влияют сорт, место выращивания, погодные условия, агротехника, особенно удобрение и общая загрязненность корнеплодов ботвой и землей после уборки [189].
Отрицательные тесные корреляционные связи установлены для сахаристости и содержания натрия и калия. Между сахаристостью свеклы и содержанием азотистых веществ более тесная обратная корреляционная связь установлена для а-аминного азота. Большое влияние на снижение выхода сахара имеет зольность свеклы, в меньшей степени — содержание растворимых азотистых веществ [176].
Спецификация различных типов биопрепаратов, применяемых при возделывании сахарной свеклы
Регуляторы роста природного происхождения - это продукты жизнедеятельности микроорганизмов или самих растений, в последнем случае их называют эндогенными. К этой группе относится регулятор роста Силк, разработанный институтом цитологии Сибирского отделения Российской Академии наук (г. Новосибирск). Он выделен методом экстракции из древесины пихты сибирской. По своим параметрам биологической, активности Силк приближается к фитогормональным препаратам, способным резко изменять реакцию растений на факторы окружающей среды. В результате наблюдаются изменения в их продуктивности, и проявляется достаточно высокая активность поподавлению развития; патогенных грибов [63].
Во ВНИИЄС в течение четырех лет (1999...2002 гг.) изучали синтези-рованные в центре "ТИХИАТ" ретарданты, обладающие стресспротектор-ным эффектом: бензихол и его производные Р-456 и Р-577. Исследования проводились на севере Воронежской области в зоне неустойчивого и недостаточного увлажнения. Было установлено, что под воздействием ретрадантов Р-456 и Р-577 общаяшлощадь листовой поверхности сахарной свеклы, а также площадь растущих листьев стабильно уменьшалась независимо от сроков обработки и условий вегетационного периода. Исследованиями С.С. Макаровой и Н.В. Безлер (2004) было установлено, что все изучаемые ретраданты оказали положительное воздействие на число проводящих пучков в черешках листьев сахарной свеклы. Большее количество проводящих пучков свидетельствует об увеличении объема транспортируемых веществ, способствует более интенсивному росту и развитию растений. Кроме того, сахароза в корнеплоде откладывается в паренхимных клетках, окружающих проводящие пучки, и чем их больше, тем больше сахарозы накапливается. Таким образом, увеличение сахаристости корнеплодов на 0,3...0,5% под влиянием бензихола и Р-456, возможно, получено за счет увеличения пропускной способности проводящей системы растения.
В многолетних опытах Е.А. Дворянкина на сахарной свекле были испытаны стимуляторы роста гормональной природы в условиях грунтовой секций, селекционного тепличного комплекса и климокамеры. Оценивалось влияние предпосевной обработки семян и вегетирующих растений ростовыми веществами: янтарной кислотой (0,4%), гетероауксином (0,02%), гиббе-реллином А3 (0,6%), хлорхолинхлоридом (СЄС) (0,6%), диметилсульфокси-дом (ДМСО) (2,5%), парааминобензойной кислотой (ПАБК) (0,3%), гуматом натрия (2,5%), 6-бензиламинопурином (6-БАП) (1мг/л). Наибольший интерес представляли данные по нарастанию массы корнеплодов1 под влиянием янтарной кислоты, ДМСО, ПАБК, гумата натрия и 6-БАП.,
Кроме показателя биологической активности стимулятора роста важно знать, как он ведет себя в зависимости от факторовхреды. Это позволит прогнозировать активность препарата в конкретных климатических условиях. Подобные исследования помогли бы также объяснить противоречивость данных различных источников о поведении стимуляторов роста. Установлено, что в условиях оптимальной влажности (60% от полной влагоемкости) почвы и температуры (18...24С) янтарная кислота через 60 дней после обработки растений увеличивала массу корнеплода на 28,2 и листового аппарата на 20% к контролю, причем изначально темпы накопления массы, листьев выше, чем массы корнеплода [35]. Однако наблюдения за динамикой всходов в засушливые годы выявили снижение полевой всхожести семян, обработанных янтарной кислотой [8]. Янтарная кислота способна изменять интенсивность фотосинтеза и дыхания растений сахарной свеклы. Под влиянием смеси янтарной кислоты и ДМСО наблюдалось повышение фотосинтеза на 28,7% к контролю. Различия между опытом и контролем сохранялись до конца вегетации [35]. Е.А. Дворянкин установил, что наиболее эффективно применение на сахарной свекле N130P140K.130 В сочетании с обработкой растений стимуляторами роста иммуноцитофитом, ДМСО и янтарной кислотой [39].
На примере янтарной кислоты установлена зависимость биологической активности РРР от погодных условий - температуры воздуха и влажности почвы. Влияние последнего наиболее существенно, так как этот фактор может свести активность препарата до минимума [8, 35].
Одним из полифункциональных препаратов, оказывающих существенное влияние на иммунную систему растения, является Иммуноцитофит — многоцелевой стимулятор защитных реакций, роста и развития растений, разработанный ИМФ "Биотех-Сэприс" (г. Пущино). Ростостимулирующая активность иммуноцитофита состоит в стимулировании прорастания семян, ускорении появления дружных всходов, активизации роста и развития растений. Антистрессовая активность обеспечивается за счет активизации ферментативного аппарата растений. Усиление естественного иммунитета к болезням основано на разрыве трофической связи между хозяином-растением и патогенном путем изменения биохимического статуса под воздействием сигнальных молекул, в качестве которых выступают молекулы арахидоновои кислоты. Этот препарат высоко эффективен на посевах сахарной свеклы и ряда других культур [72, 134, 149, 190].
Исследования Иммуноцитофита на сахарной свекле проводили в Центрально-Черноземном и Северо-Кавказском регионах, республиках Молдова, Украина, и в Югославии в период с 1994 по 2003 год. В опытах определялись его биологическая и хозяйственная эффективность, выявлялись росторегули-рующие эффекты, устанавливалось его влияние на качество корнеплодов, оценивалась сортовая и возрастная отзывчивость, обосновывались различные варианты включения его в существующие технологические приемы промышленного выращивания сахарной свеклы, при этом в качестве критерия отбора рассматривались экономичность и экологичность технологической схемы. Обработка семян сахарной свеклы Иммуноцитофитом увеличивала полевую всхожесть, подавляла развитие корнееда на 28%. Опрыскивание в фазу смыкания листьев в междурядьях обеспечивало формирование более мощных растений и подавляло развитие церкоспороза на 50%, ложной мучнистой росы — на 19%. Суммарное действие фитосанитарных, ростоактивирующих и антистрессовых эффектов препарата позволяло получать прибавки урожая не менее 10...15% (в среднем на 3...4 т/га), способствовало увеличению сахаристости в среднем на 0,6%, сбора сахара - на 0,34 т/га. Кроме того, было установлено, что Иммуноцитофит способствовал ускоренному разложению остаточных количеств гербицидов в растениях (на 28...63%). При использовании защитно-стимулирующей протравочной смеси "Иммуноцитофит + фунги-цидный протравитель" прибавка урожая» возрастала в два раза. При минимальных затратах на обработку семян сахарной свеклы Иммуноцитофитом (2,5 долл. США на 1 т) значительно повышается эффективность использования довольно дорогого фунгицидного протравителя [68].
Биологические препараты Азотовит и Бактофосфин получают на основе почвенных микроорганизмов. При изучении эффективности различных сроков и способов их внесения на сахарной свекле было установлено, что они стимулировали рост и развитие растений, ускоряли наступление фенологических фаз на 2.. .3 дня и повышали урожайность [30, 59].
РРР Альбит показал способность снижать пораженность сахарной свеклы церкоспорозом более чем вдвое, обеспечивать рост биологической урожайности в сравнении с контролем примерно на 30% [190].
Влияние аминокислотных биостимуляторов на развитие сахарной свеклы и ее продуктивность
Изучение влияния аминокислотных стимуляторов роста на интенсивность процессов роста и развития сахарной свеклы проводилось при оценке таких показателей как энергия прорастания, всхожесть контрольных и обработанных биостимуляторами семян (в лабораторных условиях), скорость достижения растениями основных фенологических фаз развития, масса листового аппарата и корнеплода на момент отбора проб (в полевых условиях).
Исследование влияния предпосевного замачивания семян сахарной свеклы сорта Льговская односемянная 52 в водных растворах препаратов Биостим М и Белкозин М различной концентрации, в сравнении с контролем (замачивание в чистой воде) и водным раствором янтарной кислоты, на всхожесть и энергию прорастания семян проводилось на начальном этапе работы с целью выявления эффективных концентраций аминокислотных биостимуляторов. Опыты проводилось в трехкратной повторности. Средние показатели приведены в таблице 4.
В ходе наблюдений выявилась разница корреляции показателей посевных качеств семян по вариантам опыта. Наибольшая всхожесть была отмечена в вариантах с обработкой семян водными растворами стимуляторов Биостим М и Белкозин М в концентрациях 50 и 150 мг/л соответственно. При замачивании семян в эффективных концентрациях стимуляторов роста (варианты 2, 4, 5, 8 и 9) отмечалось повышение энергии их прорастания. При повышении концентрации стимуляторов наблюдалось небольшое снижение всхожести семян (варианты 6 и 10 таблицы 4).
На основании полученных лабораторных данных отбирались три наиболее эффективные концентрации аминокислотных биостимуляторов, и проводилась обработка семян их водными растворами для проведения полевых опытов. Были приготовлены водные растворы стимуляторов роста Биостим М с концентрацией препарата 25, 50, 75 мг/л и Белкозин М с концентрацией препарата 100, 150 и 200 мг/л для предпосевного замачивания семян, а также опрыскивания посевов на начальных этапах вегетации (фазы 2 и 4 пар настоящих листьев).
Результаты полевых опытов, проведенных в 2004...2006 гг., показали, что аминокислотные биостимуляторы оказывают существенное стимулирующее воздействие на рост и развитие сахарной свеклы.
Влияние опытных стимуляторов роста на достижение сахарной свеклой основных фенологических фаз по годам исследований представлено в таблицах 5, 6 и 7.
В ходе исследований установлено, что более отзывчивым оказался отечественный сорт Льговская односемянная 52, что во многом связано со способом предпосевной подготовки семян. Для отечественных семян помимо стандартной обработки протравителями (ТМТД + фурадан) проводили предпосевное замачивание в водных растворах биостимуляторов. Семенам сахарной свеклы Льговского сорта в отсутствии дражирующей оболочки было легче получать влагу на начальных этапах роста при ее недостатке в верхнем посевном слое почвы, кроме того, в них интенсифицировался синтез ростовых веществ под влиянием стимуляторов роста. Семена зарубежного гибрида были дражированными (состав смеси: ТМТД + фурадан + наполнитель), и их предпосевная обработка водным раствором стимулятора роста была невозможна. Тиражированным семенам требуется большая влагообеспеченность почвы для прорастания (не ниже 60% НВ), поэтому в равных условиях семена отечественной свеклы по всхожести и энергии прорастания-опережали зарубежный гибрид в среднем на 5 суток."
На посевах обработанных препаратами Биостим М и Белкозин М смыкание листьев в междурядьях прошло в среднем на 5 суток, а вариантах с обработкой янтарной кислотой на 4 суток раньше в сравнении с посевами без обработки. При этом наиболее эффективными оказались обработки стимуляторами Биостим М.в концентрации 50 мг/л и Белкозин М - 150 мг/л, которые ускорили смыкание листьев в междурядьях на 6 суток. Обработка сахарной свеклы биостимуляторами Биостим М и Белкозин М способствовала ускорению сроков созревания на 7...8 суток, янтарной кислотой — на 3...4 суток в сравнении с контролем (на момент размыкания листьев в междурядьях).
При определении интенсивности роста и развития растений сахарной свеклы определялись такие показатели как динамика роста массы листового аппарата и корнеплода. Выявлены преимущества использования препаратов Биостим М и Белкозин Ms (таблица 8): Как видно из данных таблицы, средняя масса ботвы до второй декады августа из-за увеличения площади листового аппарата в вариантах с обработкой биостимуляторами была в среднем на 8...12% выше, чем в контрольном опыте. Увеличение ассимилирующей поверхности листового аппарата способствовало ускоренному росту корнеплода, как запасающего органа сахарной свеклы. Однако в дальнейшем изменение в соотношении ботва-корень происходило- следующим образом: в контрольном варианте опыта масса листового аппарата изменялась.менее заметно, чем- в вариантах с применением аминокислотных биостимуляторов, что обуславливалось более длительным периодом вегетации растений.
При определении динамики роста массы корнеплода уже на 1 августа, его средняя масса, в варианте с обработкой биостимуляторами Биостим М и Белкозин М была на 10...22% (сорт Льговская односемянная 52) и 5...17% (гибрид Алшана) выше, чем в контрольном опыте. Разница в массе корнеплода выданных вариантах сохранялась на протяжении всего периода вегетации, немного сократившись к концу вегетационного периода.
Регулирование клеточного метаболизма путем применения- биостимуляторов способствует увеличению синтетических возможностей растений. Это положительно влияет не только на рост растений (массу листового аппарата и корнеплода), но и на накопление биоактивных и питательных веществ. В нашем случае интерес представляет сахароза как целевой компонент. Определение динамики накопления сахарозы подтвердило стимулирующее воздействие и высокую биохимическую активность стимуляторов роста, в аминокислотном составе которого преобладает глицин (таблица 9).
Влияние биостимуляторов на устойчивость корнеплодов сахарной свеклы к патогенным микроорганизмам при хранении
Одним из способов повышения устойчивости растительного сырья к хранению является включение в технологию возделывания иммуностимулирующих веществ. При средних и длительных сроках хранения сахарной свеклы корнеплоды подвержены действию микроорганизмов с образованием гнилой ткани. Нами изучалось влияние аминокислотных биостимуляторов на степень сохранности корнеплодов сахарной свеклы при 60-суточном хранении.
В период 2004...2006 гг. проводились опыты с закладкой корнеплодов сахарной свеклы на хранение в корнехранилище. По истечении 60 суток пробы изымались, и проводился химико-фитопатологический анализ корнеплодов. Влияние исследуемых биостимуляторов роста на сохранность сахарной свеклы наиболее наглядно можно определить по степени поражения корнеплодов кагатнои гнилью, количеству заплесневевших и проросших корней (приложение Г). Из представленной на рисунке 9 диаграммы видно, что использование препаратов Биостим М и Белкозин М при возделывании сахарной свеклы проводит не только к снижению количества корнеплодов пораженных заболеваниями, проявляющимися в период вегетации, но и повышает их устойчивость к комплексу микроорганизмов, развивающихся на корнеплодах при хранении. Так, применение при возделывании сахарной свеклы сорта Льговская односемянная 52 аминокислотных биостимуляторов способствовало снижению более чем в два раза количества загнивших корнеплодов. Аналогичная тенденция отмечена и в количестве заплесневевших корней -19,3% в контрольном опыте и 10,9...11,5% при использовании Биостима М и Белкозина М, применение янтарной кислоты снизило данный показатель незначительно — 17,7% заплесневевших и 14,4% загнивших корнеплодов. Причем количество гнилой массы в пораженных корнеплодах сахарной свеклы, полученной с использованием аминокислотных биостимуляторов, было более чем в три раза меньше, чем в контрольном варианте у корнеплодов, выращенных без использования биостимуляторов (рис. 10). Применение аминокислотных биостимуляторов при возделывании гибрида Алшана также отразилось на эффективности хранения. Количество загнивших корней уменьшилось на 10,8... 12,7%, заплесневевших - на 9,3... 14,3%, количество гнилой массы сократилось в 3-4 раза.
В ходе исследований установлено, что использование аминокислотных стимуляторов приводит к значительному снижению проросших корнеплодов. Так, у свеклы сорта Льговская односемянная 52 на контроле данный показатель составлял около 20,0%, в вариантах с применением препаратов Биостим М и Белкозин М в два раза меньше - до 10,0%. При.использовании янтарной кислоты количество проросших корней после 60-суточного хранения было таким же, как и в контрольном опыте. Хранение корнеплодов югославского гибрида полученных с применением биостимуляторов также дало положительные результаты: при 14,0% проросших корней на контроле их количество в вариантах с применением препаратов Биостим М и Белкозин М составило около 8,0%, янтарной кислоты — около 13,0%. Данный показатель важен в связи с тем, что при прорастании корнеплодов свеклы в процессе хранения усиливаются их дыхание, выделение теплоты и теряется больше сахарозы.
Помимо устойчивости к патогенным микроорганизмам в технологии хранения сахарной свеклы одними из важнейших показателей лежкоспособ-ности корнеплодов являются величина потери массы и сахарозы в них.
Данные по общим и среднесуточным потерям массы свеклы представлены нарисунке 10. Анализ изменения массы свеклы за период хранения показал, что наибольшие потери наблюдались у сахарной свеклы контрольного варианта опыта, где они достигали 7% у отечественной свеклы и 8% у зару-бежного гибрида. Потери массы свеклы в вариантах с хранением корнеплодов, полученных с применением аминокислотных биостимуляторов, не превышали 6% у Льговского сорта и 7% у югославского гибрида. Использование янтарной кислоты при возделывании сахарной свеклы отразилось в меньшей степени на потерях массы - разница с контролем не превышала 0,5%.
Как известно вызревшие корнеплоды сахарной свеклы более пригодны к хранению. Полученные в ходе исследований результаты обеспечиваются следующими факторами: под действием глицинсодержащего регулятора рос та активизируется синтез органических кислот и фенольных соединений, с которыми связаны разнообразные защитные эффекты от неблагоприятных внешних воздействий. Усиление постоянно действующих механизмов защи ты, а именно, более гидрофобная поверхность сырья, упругость клеточных стенок, накопление органических кислот и фенольных соединений активизи руют раневую репарацию, и предотвращают раннее инфицирование расти тельного сырья. і
Усиление конституционных механизмов защиты сырья под влиянием аминокислотных стимуляторов изменяет активность ферментов. Это связано с тем, что усиление защитных свойств препятствует раннему инфицированию. Поэтому ферменты, необходимые для производства токсичных антимикробных защитных веществ, находятся в опытном сырье в менее активном состоянии. Однако по мере хранения сырье теряет защитные свойства. В результате расщепления полимеров поверхности и клеточных стенок деполи-меразами патогенов выделяются вторичные эндогенные элиситоры, вызывающие экспрессию соответствующих генов и выделение этилена. Образование этилена могут индуцировать элиситоры непосредственно выделяемые патогенами. Этилен, в свою очередь, активизирует ряд ферментов: фенолок-сидазу, пероксидазу и другие, с которыми связаны индуцированные защитные механизмы. Таким образом, из-за усиления постоянных защитных свойств активизация ряда ферментов в опытном сырье происходит в более поздние сроки хранения, за сет чего повышается сохранность сырья.
