Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Обзор литературы 6
ГЛАВА II. Условия и методика проведения исследований
2.1. Природно-климатические условия 33
2.2. Метеорологические условия в годы исследований 35
2.3. Материалы и методика проведения исследований 36
ГЛАВА III. Влияние приемов ускоренного размножения на продуктивность, оздоровленного картофеля сорта Невский в защищенном и открытом грунте
3.1. Влияние густоты посадки пробирочных растений оздоровленного картофеля в защищенном грунте на продуктивность и структуру урожая
3.2. Влияние густоты посадки и массы тепличных миниклубней на продуктивность оздоровленного картофеля в открытом грунте
3.3. Влияние густоты посадки и массы исходных семенных клубней на продуктивность и структуру урожая оздоровленного картофеля в открытом грунте
ГЛАВА IV. Некоторые закономерности формирования структуры и ускорение сроков созревания урожая при разреженной густоте посадки оздоровленного семенного картофеля
4.1. Формирование структуры урожая картофеля 61
4.2. Ускорение сроков созревания урожая при разреженной густоте посадки оздоровленного семенного картофеля
ГЛАВА V. Значение приемов ускоренного размножения оздоровленного материала для повышения эффективности семеноводства картофеля в условиях Республики Татарстан
ВЫВОДЫ 82
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ 84
ЛИТЕРАТУРА 85
- Обзор литературы
- Природно-климатические условия
- Влияние густоты посадки пробирочных растений оздоровленного картофеля в защищенном грунте на продуктивность и структуру урожая
- Формирование структуры урожая картофеля
- Значение приемов ускоренного размножения оздоровленного материала для повышения эффективности семеноводства картофеля в условиях Республики Татарстан
Введение к работе
Актуальності, темы. Семеноводство картофеля на оздоровленной основе используется во многих странах мира и является высокоэффективным средством повышения урожайности этой культуры.
Выбор технологии ускоренного размножения оздоровленного картофеля зависит от природно-климатических условий конкретного региона, а также от материально-технических возможностей зональных лабораторий. По этой проблеме накоплен достаточно обширный научный материал. Однако имеющиеся в настоящее время рекомендации по технологии выращивания оздоровленного материала в значительной степени противоречивы, в частности по густоте посадки растений в защищенном и открытом грунтах. 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.
Целью нашей работы являлось усовершенствование приемов ускоренного размножения оздоровленного материала в условиях Поволжского региона Российской Федерации.
Задачи исследований: - изучить влияние густоты посадки пробирочных растений на продуктивность оздоровленного картофеля в защищенном грунте; изучить влияние густоты посадки и массы тепличных миниклубней и исходных клубней на продуктивность и структуру урожая оздоровленного картофеля в открытом грунте; выявить закономерности формирования структуры урожая семенного картофеля; - изучить влияние применения разреженной густоты посадки на ускорение сроков созревания оздоровленного картофеля; - определить основные экономические показатели технологии разреженной густоты посадки оздоровленного материала в семеноводстве картофеля.
Научная новизна. Определено влияние густоты посадки на продуктивность пробирочных растений в защищенном грунте, влияние густоты посадки и массы посадочных клубней на продуктивность и структуру урожая тепличных миниклубней и исходного семенного картофеля в открытом грунте в условиях Поволжского региона Российской Федерации. Выявлено ускорение сроков созревания оздоровленного семенного картофеля при разреженной густоте посадки на 8 - 11 дней. Обнаружено, что структура урожая картофеля, убранного на семенные цели, имеет определенную стабильность: доля клубней с массой более 25 г составила по количеству 66,4 - 72,7%, по массе 89,6 - 92,9%. Определена экономическая эффективность применения разреженной густоты посадки оздоровленного семенного картофеля.
Практическая значимость. На основе экспериментальных данных и внедрения полученных результатов в производство разработаны рекомендации по выращиванию оздоровленного семенного картофеля. Результатом внедрения этой технологии в Республике Татарстан стало полное обеспечение потребностей хозяйств в суперэлитном семенном картофеле и повышение средней урожайности картофеля в РТ от 10 до 18,4 т/га.
Апробация результатов работы. Основные результаты исследований и выводы докладывались на научно-практической конференции «Новое в семеноводстве картофеля» (Минск, 2000, Сафиуллина Г.Ф., Назмисва P.P., Замалиева Ф.Ф. «Влияние густоты посадки и массы исходных семенных клубней на коэффициент размножения оздоровленного материала»), на Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы защиты картофеля, плодовых и овощных культур от болезней, вредителей и сорняков» (Минск, 2005, Замалиева Ф.Ф., Назмисва P.P., Сафиуллина Г.Ф. «Семеноводство картофеля на оздоровленной основе в Среднем Поволжье»),
5 на научно-практической конференции «Современное состояние и перспективы развития селекции и семеноводства картофеля». (Москва, 2006, Замалиева Ф.Ф., Сафиуллина Г.Ф., Назмиева P.P. «Внедрение системы семеноводства картофеля на оздоровленной основе в Республике Татарстан»), па Международной научно-практической конференции «Современное состояние картофелеводства и их научное обеспечение» (Алматы, 2006, Замалиева Ф.Ф., Назмиева P.P., Сафиуллина Г.Ф. «Внедрение в производство усовершенствованной системы семеноводства картофеля в РТ»).
Автор диссертации - лауреат Государственной премии Республики Татарстан в области науки и техники 2005 года по теме: «Разработка и внедрение системы семеноводства картофеля на оздоровленной основе в РТ».
Основные положения, выносимые на защиту: - продуктивность и структура урожая пробирочных растений оздоровленного картофеля в зависимости от густоты посадки в защищенном грунте; - продуктивность тепличных миниклубней и исходных клубней в зависимости от массы посадочного клубня и густоты посадки в открытом грунте; - закономерности формирования структуры урожая картофеля; - ускорение сроков созревания при разреженной густоте посадки оздоровленного семенного картофеля; - параметры экономической оценки применения разреженной густоты посадки оздоровленного картофеля.
Публикации. Материалы исследований изложены в 8 публикациях.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 100 страницах компьтерного текста и состоит из введения, V глав, выводов, предложений производству. Работа содержит 8 таблиц, 23 рисунка, 17 приложений. Список использованной литературы содержит 150 наименований, из них 22 на иностранном языке.
Обзор литературы
В числе многочисленных болезней картофеля особое место занимают вирусные, вироидные и микоплазменные. Эти болезни обладают способностью быстро распространяться. В процессе размножения, без необходимых мер по оздоровлению и защите семенного материала от повторного заражения число пораженных растений прогрессивно увеличивается. В результате сорт постепенно теряет свою продуктивность и вырождается.
Вирусные болезни играют основную роль в снижении продуктивности картофеля. Клубень способен накапливать и передавать вирусную инфекцию из репродукции в репродукцию. Это приводит к тому, что многие сорта заражены теми или иными вирусами полностью. В большинстве случаев в растениях содержится смешанная инфекция несколькими вирусами. При этом их вредоносность усиливается (Вирусные болезни и семеноводство картофеля, 1976).
Переход на безвирусное семеноводство обеспечивает реализацию больших потенциальных возможностей повышения урожайности, улучшения качества и снижения потерь товарного картофеля (Трофимец Л.П., 1981; Кучумов А.П., Анисимов Б.В., 1974; Остапенко Д.П., 1978).
Попытки освободить сорта от вирусных болезней до 60-70-х годов проводилось на основе отбора внешне здоровых растений. При этом наблюдалось некоторое улучшение семенного материала, но в потомстве отобранных растений вновь появлялись больные растения, и решить проблему получения высококачественного семенного материала не удавалось. Объясняется это способностью вирусов в определенных ситуациях переходить в скрытое состояние (без внешнего проявления признаков болезни на растении) или проявляться в слабо заметной форме. С разработкой простого и доступного метода капельной серодиагностики вирусов (Дунин М.С. и Попова Г., 1929) появилась возможность в какой-то степени контролировать вирусы, находящиеся в растениях в скрытом состоянии. Применение этого метода в ряде стран позволило оздоровить многие сорта. Однако метод отбора внешне здоровых растений, свободных от вирусной инфекции, по данным серодиагностики не эффективен в случае тотальной зараженности сорта.
В основе решения проблемы с вирусными болезнями лежат два открытия. Прежде всего, это открытие в 1932 году англичанином Ф.Р.Уайтом и французом Р.И. Готре метода культуры ткани, основанного на способности недифференцированной ткани и даже отдельной клетки дать начало полноценному растению с сохраненным геномом. Далее было показано, что вирусы не проникают в верхушечную меристему, а в 1955 году Ж. Морелем и С. Марта из зоны верхушечной меристемы размером 100-200 мк (0,1-0,2 мм) получены растения картофеля, свободные от вирусов X и Л.
В настоящее время наибольшее распространение при получении исходного материала для семеноводства картофеля получил метод апикальной меристемы, отличающийся надежностью и экономичностью (Трофимец Л.Н., 1980). Оздоровление любого сорта картофеля методом культуры апикальной меристемы должно предшествовать началу процесса семеноводства (Зыкин А.Г., 2001).
Природно-климатические условия
Республика Татарстан расположена на севере Среднего Поволжья между 47 51 и 54 18 в.д. (от Гринвича) и 53 87 и 5640 с.ш., по среднему течению реки Волги и нижнему - реки Камы.
Территория республики представляет собой главным образом равнину, высота которой составляет в среднем 170 - 180 м над уровнем моря. Республика Татарстан занимает 6784,7 тыс. га, из них за сельскохозяйственными предприятиями закреплено 4435,4 тыс. га, в том числе сельскохозяйственные угодия - 4064,6, пашня - 3605, 7 тыс. га (Васильев В.П. и др., 1992). В общей площади сельскохозяйственных угодий на долю чернозёмов приходится 39,3 %, серых лесных почв - 38,4 %, дерново-подзолистых - 6,2 %, аллювиальных (пойменных) - 4 %. Преобладающее большинство почв (95,1 %) характеризуется тяжёлым механическим составом.
Территория Татарстана делится на три физико-географические части -Прсдволжье, Предкамье, Закамье, отличающиеся друг от друга ландшафтными и геоморфологическими условиями. Интересующее нас Предкамье расположено восточнее Волги, севернее Камы и занимает водоразделы Волги, Вятки и Камы. Здесь от Волги местность повышается к северо-востоку, достигая наибольшего поднятия вблизи Вятки. Территория представляет собой форму плоского овала, вытянутого с юга-востока на северо-запад со средней высотой 200 м. Рельеф - преимущественно слабоволнистая равнина с пологими склонами и невысокими овалами.
Территория региона характеризуется умеренно-континентальным климатом. В связи с небольшой протяжённостью с севера на юг и с запада на восток радиационный режим меняется незначительно. Положительный радиационный баланс колеблется в пределах 26 ккал. Отрицательный радиационный баланс наблюдается на всей территории с ноября по март. Продолжительность солнечного сияния за год составляет около 2000 ч.
Среднегодовая температура воздуха изменяется в пределах 2,0 - 3,1. Самый тёплый месяц - июль (среднемесячная температура воздуха 18,0-20,0), самый холодный -январь (-13,0-14,0). Абсолютный минимум температуры опускается до - 44-48. Максимальные температуры летом повышаются до 37-39. Устойчивый переход среднесуточной температуры воздуха через 0 весной приходится на первую декаду апреля, а осенью - в конце октября.
Устойчивый снежный покров образуется во 2 - 3 декаде ноября, а его разрушение - во 2 половине апреля. Высота снежного покрова составляет 35 - 45 см. Господствующими направлениями ветра в среднем годовом являются ветры южного и юго-восточного румбов. Согласно агроклиматическому районированию, Предкамье - прохладный район с преимущественным распространением серых лесных и дерново-подзолистых почв. Сумма температур воздуха выше 10 колеблется в пределах 2070 -2130. Период активной вегетации растений 130 - 135 дней. Зона характеризуется достаточным увлажнением, Годовая сумма осадков составляет 430 - 550 мм. В тёплый период года выпадает 65 - 75 % годовой суммы осадков. Максимальное количество осадков приходится на июль (51 -65 мм), а минимальное - на февраль (21 - 27 мм). Количество осадков за период май - сентябрь составляет более 240 мм. В первую половину вегетационного периода (май - июнь) осадков выпадает около 90 мм (Полявина В.М. 1974).
Несмотря на континенталыюсть и неустойчивость климата, метереологические условия республики, особенно в Казанской пригородной зоне и предкамских районах, вполне благоприятны для культуры картофеля. Наличие пойменных земель, 40% черноземных и около 40% лесостепных почв дает возможность в любом хозяйстве отводить под картофель наиболее пригодные, сравнительно легкие по механическому составу почвенные разновидности (Ильин С.А., Благовещенский Н.И., 1970).
Влияние густоты посадки пробирочных растений оздоровленного картофеля в защищенном грунте на продуктивность и структуру урожая
Результаты исследований по изучению влияния густоты посадки пробирочных растений на выход количества и массы тепличных клубней сорта Невский представлены в таблице 1, в приложениях 1-5 и рисунках 1-6.
При возрастании густоты посадки пробирочных растений продуктивность с 1 растения и с единицы площади (1 м") защищенного грунта меняется следующим образом.
Увеличение густоты посадки пробирочных растений от 25 до 100 растений/м" сопровождается уменьшением выхода как количества, так и массы миниклубней с 1 растения: с 4,6 до 2,4 штук и с 140,3 до 33,9 г (на 47,8% и 75,8%, соответственно) (рис. 1, 3). В то же время с 1 м" при увеличении густоты посадки от 25 до 50 и 100 растений/м" выход количества клубней увеличивается от 115,0 до 182,5 штук (+58,7%) и 239,0 штук (+ 107,8%) соответственно. При возрастании густоты посадки до 50 растений/ м" происходит небольшое увеличение выхода массы с 3507,0 г до 3675 г (+ 4,8% ), а затем при густоте 100 растений/ м" - снижение до 3390 г(- 3,3%) по сравнению с контролем) (рис. 2, 4). Таким образом, в наших условиях густота посадки 50 растений/м" является переломной по выходу общей массы миниклубней с единицы площади, после которой начинается ее снижение, а выход общего количества миниклубней продолжает возрастать, в основном, за счет увеличения фракции мелких клубней.
Для успешного формирования урожая в условиях открытого грунта более технологичными являются относительно крупные тепличные миниклубни. Как отмечал Трофимец Л.П. (1994), если растение из нормального семенного клубня (массой 50-80 г) способно пережить неблагоприятные условия в первый период развития (засуха, затяжные холода и т.д.) за счет питательных запасов маточного клубня, то растение из миниклубня должно в течение короткого времени перейти на автотрофное питание. Поэтому при выращивании пробирочных растений в защищенном грунте возникает необходимость создания условий, увеличивающих выход не только количества тепличных миниклубней, но и их массы. Мелкие миниклубни малоэффективны и нетехнологичны при ускоренном размножении в открытом грунте, поэтому их количество при оценке вариантов не должно иметь решающего значения.
В наших исследованиях возникла необходимость введения критерия «технологичности» клубней, определяемого по их массе, который может быть различным в конкретных природно-климатических условиях зоны. Мелкие клубни могут быть технологичными в более стабильных и благоприятных климатических условиях, например, на Украине успешно высаживали в открытый грунт пробирочные микроклубни размером с горошину. Мы выявили (глава 3.2), что в континентальных природно-климатических условиях нашей республики наиболее технологичными являются миниклубни массой более 10 г. Выход технологичных миниклубней с одного растения в структуре урожая пробирочных растений с увеличением густоты посадки от 25 до 100 растений/м" уменьшается с 2,8 до 0,85 штук и с 130,1 до 27,4 г (на 69,6% и 78,8%, соответственно).
Выход технологичных миниклубней с единицы площади защищенного грунта при густоте посадки 25, 50 и 100 растений/ м" составляет: 69,8 шт и 3252 г, 79 шт. (+13,2%) и 3224 г, 85 шт. (+21,8%) и 2739г (-15,7%) соответственно. При загущении посадки с 25 до 50 растений/м" выход количества технологичных миниклубней с 1 м" возрастает на 13% без снижения общей массы клубней, а при густоте посадки 100 растений/ м" выход количества возрастает на 21,8%, но при этом выход массы снижается на 15,7% (рис. 5,6).
Формирование структуры урожая картофеля
Урожай от посадочных клубней с массой от 20 до 80 г, высаженных с густотой от 45 до 70 тыс.растений/га, существенно различался по продуктивности, меняясь в интервале от 321 до 637,5 г/растение (среднее за три года), а также по фракционному составу полученных клубней (приложения 13, 14).
Необходимо отметить, что структура урожая в наших опытах определялась на достаточно большом количестве растений - на всех 50 растениях в 4-х повторениях, что позволило получить относительно выровненные данные. В то же время нужно учитывать, что в опыте материал убирали как семенной - при достижении размеров семенной фракции у 80% клубней в урожае, до наступления сроков полного отмирания ботвы картофеля, поэтому полученные показатели продуктивности и структуры урожая являются промежуточными, а не окончательными в развитии растений.
По требованиям ГОСТа у сортов с округло-овальной формой клубней к семенной фракции относятся клубни с наименьшим поперечным диаметром от 28-30мм до 58-бОмм. По данным Д.Шпаар (2004), такому размеру соответствуют клубни массой от 20 до 140г. Таким образом, изучаемая в опыте фракция по массе от 25 до 80 граммов полностью входит в семенную, а также часть клубней фракции менее 25 и более 80 граммов соответствуют по диаметру клубням семенной фракции. Таким образом, имеются некоторые нестыковки при определении семенной фракции клубней при разделении их по массе или диаметру. Тем не менее, независимо от принципов разделения на фракции, закономерности клубнеобразования одинаковы для тех и других.
В опыте урожай у сорта Невский разбивали по массе клубней на следующие фракции: менее 25 г, 25-50 г, 51-80 г, более 80 г, что соответствовало по диаметру - менее 32 мм, 32 - 42 мм, 42-50 мм, и более 50 мм (здесь наши контрольные замеры по сорту Невский совпадают с данными Д. Шпаар, 2004).
Рассмотрим более подробно структуру урожая, полученную в вариантах опыта - по количеству клубней разных фракций в урожае и их количественным долям в структуре урожая (табл.2, приложение 13), а также по массе клубней разных фракций в урожае и их массовым долям в структуре урожая (табл.3, приложение 14). Несмотря на значительно различающуюся продуктивность растений в вариантах опыта, можно отметить достаточно стабильную структуру урожая по доле составляющих ее фракций. Наиболее стабильной являлась доля клубней фракции с массой более 25 граммов, составлявшая по массе 89,6-92,9%, по количеству 66,4- 72,7% от урожая. Какой-либо закономерности в возрастании и снижении доли фракции клубней массой менее 25 граммов в зависимости от изменения массы посадочных клубней и густоты посадки, не выявлено. Таким образом, у сорта Невский в интервалах колебания массы посадочных клубней от 20 до 80 граммов и густоты посадки от 45 до 70 тыс.раст/га, продуктивности на уровне 321-637,5г/растение, массовая доля клубней фракции менее 25 граммов сохранялась стабильной и составляла 7,1-10,4%), соответственно, фракция клубней более 25 граммов составляла 89,6-92,9%о.
Массовая доля клубней фракции 25-80 граммов колебалась в более широких пределах - 71,4-82%. В то же время можно отметить, что массовая доля клубней этой фракции при посадке с густотой 65-70 тыс.растений/га составляла в урожае 77,9-82%), то есть, интервал колебаний сужался. При разреженной густоте посадки 45 и 55 тыс.растений/га с возрастанием массы посадочных клубней от 20 до 80 граммов происходило снижение доли этой фракции с 80,7- 81,2% до 71,4 - 72,6%. При этом уменьшение доли фракции 25-80 граммов в этих вариантах сопровождалось соответствующим увеличением крупной фракции более 80 граммов.
Значение приемов ускоренного размножения оздоровленного материала для повышения эффективности семеноводства картофеля в условиях Республики Татарстан
Основной целью семеноводства картофеля на оздоровленной основе является получение качественного оздоровленного семенного картофеля на конечном этапе размножения и, в первую очередь, важна низкая степень вирусного заражения. Так как заражение вирусами происходит ежегодно, в основном, в открытом грунте в период массового лета крылатых тлей, проходящего обычно в июле месяце, нам необходимо добиться уменьшения длительности сроков контакта оздоровленного материала с инфицирующим началом. Для этого имеется два способа: во-первых, сокращение длительности схемы семеноводства картофеля до товарного производства и во-вторых, сдвиг уязвимой фазы развития растений картофеля в сторону опережения наступления критического порога численности крылатых тлей, то есть ускорение развития растений в период вегетации до наступления опасного периода заражения. Таким образом, в наших условиях с высоким вирусным инфекционным фоном, для получения оздоровленного семенного картофеля особенно важным является ускоренное размножение оздоровленного материала. Наиболее действенным и эффективным способом повышения коэффициента размножения семенного картофеля является посадка материала с разреженной густотой. Коэффициенты размножения возрастают у исходных клубней массой 20-80 граммов при понижении густоты посадки с 70 до 45 тыс. растений/га по количеству с 8,5 до 11 штук/растение, у тепличных миниклубней массой 10-15 граммов - при понижении густоты посадки от 95 до 48 тыс. растений/га - с 7,2 до 9 шт./растение. При этом по нашим расчетам, у исходных клубней происходит ускорение созревания урожая не менее, чем на 8-11 дней, что позволяет удалять ботву семенного материала раньше на этот срок. Для более полного выявления экономического эффекта от пониженной густоты посадки семенного картофеля рассмотрим два варианта выращивания семенного картофеля - с густотой 45 и 70 тыс.раст/га, причем в течение 5-летнего размножения - от получения из исходного семенного материала - суперсуперэлиты, суперэлиты, элиты, 1 Репродукции, 2 Репродукции.
Для более точного расчета применим средневзвешенный коэффициент размножения, который рассчитаем, исходя из количественной доли различных фракций в урожае и коэффициентов их размножения, полученных опытным путем для каждой фракции клубней.
Изучаемые в опыте посадочные клубни по массе вписываются в интервалы фракционной структуры урожая, поэтому будем считать, что коэффициенты размножения соответствуют у посадочных клубней массой 20 г - фракции менее 25 г, у клубней массой 40 г - фракции 25-50 г , у посадочных клубней массой 60 г - фракции 51-80г, у посадочных клубней массой 80 г- фракции более 80г.
При густоте посадки 45 и 70 тыс.раст/га коэффициенты размножения у посадочных клубней в опыте составляли: 20 г- 9,5 и 7,2; 40 г - 10,4 и 8,2; 60 г - 12,2 и 8,7; 80 г - 13,1 и 9,9 - соответственно. Фракции клубней в урожае по количеству, полученные в опыте, представлены в приложении 13. Так как картофелепосадочная техника не приспособлена для посадки очень крупных и очень мелких клубней и на практике возможны большие потери этих фракций, поэтому мы удаляем из дальнейшего размножения фракции клубней массой более 80 г - полностью, а фракцию массой менее 25 г -наполовину. С учетом перечисленных потерь, коэффициенты размножения при густоте посадки 45 и 70 тыс.раст/га понизятся и составят: у 20 г - 7,9 и 6,0; у 40 г - 8,7 и 6,6; у 60 г - 10,2 и 7,3 - соответственно. После зимнего хранения и переборки возможны потери, в которые входят естественная убыль, поражение болезнями выше допустимого порога но ГОСТу (парша, ризоктониоз) и др. Естественная убыль, происходящая при дыхании, снижает массу клубней, но не должна отражаться на количестве клубней. Иные потери клубней оценим равными в среднем 5%. Окончательный коэффициент размножения у каждой фракции посадочных клубней получится равным при густоте посадки 45 и 70 тыс.раст/га: у 20 г -7,6 и 5,7; у 40 г -8,3 и 6,6; у 60 г - 9,7 и 7,0 - соответственно. Количественный коэффициент размножения у каждой фракции посадочных клубней после проведения вычетов стал на 20-21% ниже от первоначально полученного в опытах.
