Введение к работе
Актуальность темы. Картофель — одна из важнейших сельскохозяйственных культур, используемая для продовольственных и кормовых целей, а также для перерабатывающей промышленности. Это четвертая по распространенности продовольственная культура после кукурузы, пшеницы и риса. Картофель - питательная и полезная, нетребовательная культура, дающая высокие урожаи, имеет огромное мировое значение, и конечно велика его роль для России.
Однако отсутствие системы производства семенного материала приводят к тому, что Северо-Западный регион утрачивает свои позиции в данной исторически сложившейся специализации. Расчетная потенциальная продуктивность картофеля в оптимальных условиях достигает 60-100 т/га. Однако реальные урожаи в целом по Северо-Западному региону значительно ниже и качество картофеля не всегда отвечает современным требованиям. На снижение урожайности действует не только низкий уровень агротехники в целом в регионе или неблагоприятно сложившаяся фитопатологическая ситуация, но и отсутствие высококачественного семенного материала.
В решении этой задачи первоочередное значение имеет обеспечение посадочных площадей высококачественным семенным материалом. В основе повышения качества семенного материала лежит использование высокоурожайных сортов, биологические особенности которых в наибольшей степени соответствуют конкретным условиям выращивания.
Однако имеющийся на сегодня сортимент картофеля не в полной мере удовлетворяет требования и запросы товаропроизводителей, а в существующей селекционной практике недостаточно проводится агроэкологическая оценка перспективных сортов.
Увеличение количества оздоровленного материала возможно за счет размножения минирастений in vitro повышения продуктивности пробирочных растений в условиях in vivo, а также за счет совершенствования приемов возделывания миниклубней. По этой проблеме накоплен достаточно обширный научный материал. Однако имеющиеся в настоящее время рекомендации по технологии выращивания оздоровленного материала в значительной степени противоречивы. Неясными остаются закономерности формирования структуры урожая картофеля. При создании научно обоснованной схемы семеноводства картофеля важным моментом является применение научно обоснованных коэффициентов размножения оздоровленного материала на всех этапах его выращивания. В связи с этим возникает проблема разработки и внедрения современной схемы семеноводства основанной на безвирусной основе. Таким образом, повышение эффективности производства семенного картофеля путем оптимизации тканевой технологии в условиях Северо-Западной зоны Российской Федерации является важнейшей народнохозяйственной проблемой требующей скорейшего решения.
Цель исследования. Целью данной работы являлось повышение эффективности производства семенного картофеля путем оптимизации параметров тканевой технологии.
Для достижения этой цели определены следующие задачи исследования
-
Путем анализа современного состояния картофелеводства и обобщения результатов разработать схему оздоровления и размножения адаптированных сортов картофеля, при этом обоснованно подобрать наиболее эффективные концентрации питательной среды для ускоренного клонального размножения, увеличения коэффициента размножения. Изучить процесс морфо- и ризогенеза в разных условиях культивирования и поддержания оптимальной скорости отрастания при длительном субкультивировании.
-
Используя принципы математического моделирования и результаты теоретических и экспериментальных исследований, разработать математические модели оптимизации параметров тканевой технологии ускоренного микроразмножения растений картофеля. Создать оздоровленную коллекцию картофеля in vitro с учетом методов ее получения, поддержания и хранения.
-
Изучить влияние густоты посадки пробирочных растений на продуктивность оздоровленного картофеля в защищенном грунте, а также влияние густоты посадки и массы тепличных мини-клубней и исходных клубней на продуктивность и структуру урожая оздоровленного картофеля в открытом грунте и закономерности формирования структуры урожая семенного картофеля.
-
Используя математические модели и результаты теоретических и экспериментальных исследований разработать биотехнологическую систему, обеспечивающую массовое получение оздоровленных микро- и мини-клубней, изучить возможность их использования в качестве исходного материала для производства элиты в условиях Северо-Западного региона РФ.
-
Выявить характер и степень поражения вирусными болезнями основных сортов картофеля, возделываемых в регионе и установить оптимальные сроки удаления ботвы для получения оздоровленного семенного материала картофеля.
-
Определить основные экономические показатели технологии производства оздоровленного семенного картофеля с использованием тканевой технологии.
-
Дать практические рекомендации по оздоровлению, размножению и повышению эффективности производства семенного картофеля.
Методы исследования. В процессе выполнения диссертационной работы в зависимости от решаемых задач были использованы различные методы, способы и приемы научных исследований: абстрактно-логический метод при постановке целей и задач, разработке рабочей гипотезы, монографический при исследовании организационной, производственной и рыночной деятельности хозяйствующих субъектов отрасли картофелеводства, расчетно-конструктивный при обосновании целесообразности и эффективности альтернативных стратегических направлений развития отрасли, экспериментальный - при апробации основных положений разработанных инновационных проектов и положений.
Обработка результатов экспериментальных исследований осуществлялась па ПЭВМ при помощи прикладных пакетов компьютерных программ. Достоверность результатов работы подтверждена корректностью и адекватностью разработанных математических моделей, а также сравнительными производственными испытаниями.
Объект исследования - картофель в культуре ткани и пути повышения эффективности производства семенного картофеля, хозяйствующие субъекты отрасли картофелеводства Псковской области
Предмет исследования – оптимизация параметров тканевой технологии картофеля в культуре in vitro и in vivo.
Научная новизна исследований – Выполненные в работе исследования позволили получить совокупность новых данных по оптимизации параметров технологии получения оздоровленного семенного материала с помощью культуры ткани. Разработаны математические модели влияния концентрации питательной среды и присутствия в ней фитогормонов на коэффициент размножения и скорость регенерации пробирочных растений. Предложены способы оздоровления и ускоренного размножения пробирочного материала. Впервые дано теоретическое обоснование получения максимальной урожайности картофеля с учетом потенциала современных сортов и почвенно-климатических условий Северо-Западного региона, предложены практические аспекты ее реализации. Изложен процесс сокращения схемы семеноводства за счет применения микроклубней. Разработаны математические модели получения в культуре in vitro микроклубней с учетом объемов культурального сосуда, концентрации питательной среды и дней культивирования. Исследована клубнеобразовательная способность оздоровленных растений. Разработана схема получения адаптированных растений к условиям in vivo на питательном субстрате Трион. Рассчитан выход мини-клубней в зависимости от возраста рассады и схем ее посадки. Обоснована продуктивность семенного картофеля при различных способах посадки мини-клубней. Определена экономическая целесообразность отрасли семеноводства картофеля с применением культуры ткани в условиях Северо-Западного региона РФ.
Практическая значимость результатов – установлены параметры тканевой технологии в условиях in vitro, которые позволяют повысить эффективность производства высококачественного, свободного от вирусной инфекции семенного материала в условиях Северо-Западного региона.
Технологические параметры получения оздоровленного материала одобрена главным государственным управлением сельского хозяйства, ветеринарии и государственного технического надзора Псковской области и внедряется в картофелеводческих хозяйствах области. Исследования проведены в соответствии с концепцией развития сельского хозяйства в Нечерноземной зоне России на период до 2010 г. В результате многолетней работы в лаборатории ВГСХА собрана коллекция оздоровленных растений сортов картофеля, которая используется в производстве как базисная. Подобран сортимент высокопродуктивных, адаптированных сортов картофеля для Северо-Западного региона РФ. На основе рационального сорторазмещения разработана схема получения оздоровленного материала картофеля. Дана экономическая оценка сортам, использованию фиторегуляторов, выявлены приоритетные варианты адаптации растений для производственного внедрения.
Научно-практические результаты работы использованы:
в ряде специализированных картофелеводческих государственных и КФХ внедрена схема производства семенного материала на оздоровленной основе;
при создании учебной программы регионального компонента дисциплины «Картофелеводство Северо-Западного региона РФ» в «Великолукской ГСХА»;
при чтении лекций и проведении лабораторно-практических занятий используются теоретические положения и практические результаты в Великолукской государственной сельскохозяйственной академии, при повышении квалификации специалистов и руководителей АПК Псковской области, в областном эколого-биологическом центре;
при написании монографии «Организация семеноводства картофеля на оздоровленной основе на территории Северо-Западного региона»;
при разработке и издании рекомендаций «Семеноводство оздоровленного картофеля».
Основные положения, выносимые на защиту:
- математические модели оптимальных параметров ускоренного размножения картофеля в условиях in vitro;
- подбор оптимальных условий для получения микроклубней в условиях in vitro;
- увеличение адаптационной способности растений картофеля в условиях in vivo при использовании ионитопонного субстрата;
- особенности роста, развития и накопления урожая растений новых перспективных сортов картофеля в зависимости от сроков и схем посадки;
- продуктивность, качество, поражённость болезнями и сохранность клубней различных сортов при воздействии изучаемых факторов;
- экономическая эффективность производства семенного картофеля с использованием оптимальных показателей тканевой технологии в условиях Северо-Западного региона РФ.
Апробация результатов работы. Результаты работы представлены и одобрены на международных и научно-практических конференциях «Современное состояние и перспективы развития селекции и семеноводства картофеля» (Москва, Коренево, 2006), «Картофель. Россия – 2007» (Москва, 2007), научно-практической конференции, посвященной 120-летию А.Г. Лорха (Москва – Коренево, 2009), на конференции «Роль аграрной науки в повышении эффективности производства картофеля в Северо-Западном регионе России» (Санкт-Петербург, 2008, 2010), научно-практических конференциях «Вклад молодых ученых в развитие науки» (Великие Луки, 2006, 2007, 2008, 2009, 2010) на областных семинарах и совещаниях «Развитие сельского хозяйства Псковской области» 2006, 2007, 2008, 2009, 2010, 2011 годах, на ежегодных областных совещаниях по итогам государственного сортоиспытания сельскохозяйственных и плодово-ягодных культур Псковской и Новгородской области 2005, 2006, 2007, 2008, 2009, 2010 годах, ученых советах ФГОУ ВПО «Великолукская ГСХА». Кроме того, ежегодно предоставлялись научные отчеты по госбюджетной тематике «Картофель» НИР ФГОУ ВПО «ВГСХА». Производственная проверка результатов исследования прошла с 2001 по 2010 гг. в хозяйствах Псковской области различных форм собственности: ГСУ, СПК, КФХ.
Публикации по теме диссертации 51 из них 10 в реферируемых журналах, всего 58 статей.
Личный вклад соискателя. Постановка задач исследования и разработка методологии их решения; проведение теоретических исследований; участие в экспериментальных исследованиях в лабораторных и производственных условиях. В основу диссертационной работы положены исследования автора, проводимые с 2000 по 2009 г. в рамках «Программы фундаментальных и приоритетных исследований по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса по Российской Федерации на 2001-2005 гг. и 2006-2010гг.» в ФГОУ ВПО «Великолукская Государственная Сельскохозяйственная Академия» а также в соответствии с региональной НТП «Агро-Северо-Запад РФ – 2005».
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения и семи глав, выводов и предложений производству, списка литературных источников (468 источников, из них 101 иностранных). Работа содержит 384 Стр., в которых текст составляет 253 с., диссертация иллюстрирована 68 таблицами и 60 рисунками, имеет 13 приложений.
Выражаю большую благодарность профессору Морозову В.В., профессору Мордашеву А.И., к.б.н. Анисимову Б.В., к.б.н. Тумановой Т.Д., к.э.н. Квашиной Г.В., Эрастовой М.А., Назаровой В.Ф. за консультации, ценные советы, которые способствовали выполнению работы.
Благодарю студентов-дипломников, аспирантов Великолукской ГСХА за совместный творческий процесс в научно-исследовательской работе.
Глубокую признательность за всестороннюю поддержку выражаю главам крестьянско-фермерских хозяйств, единомышленникам Г.Н. Вороненковой, Н.Т. Кипятковой, В.И. Павлову, Ю.Р. Блинкову, А.А. Никандрову хозяйства которых являлись базой для проведения полевых и производственных опытов.
Похожие диссертации на Повышение эффективности производства семенного картофеля путем оптимизации параметров тканевой технологии в условиях Северо-Западной зоны Российской Федерации
