Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 8
1.1. Петуния гибридная 8
1.1.1. Ботаническая характеристика и систематика 8
1.1.2. Биологические особенности 10
1.1.3. Агротехника 12
1.1.3.1. Выращивание рассады 12
1.1.3.2. Вегетативное размножение петунии 16
1.1.3.3. Сохранение маточников в зимний период 17
1.1.3.4. Агротехника петунии в открытом грунте 18
1.1.3.5. Особенности агротехники семеноводческих посевов 20
1.1.4. Классификация сортов и гибридов петунии 22
1.1.5. Современный ассортимент петунии 23
1.1.6. Болезни и вредители петунии и меры борьбы с ними 25
1.1.6.1. Бактериальные и вирусные болезни 25
1.1.6.2. Грибные болезни 27
1.1.6.3. Вредители 32
1.2. Цинния изящная 34
1.2.1. Ботаническая характеристика и систематика 34
1.2.2. Биологические особенности 37
1.2.3. Агротехника 38
1.2.3.1. Выращивание рассады 38
1.2.3.2. Агротехника циннии в открытом грунте 39
1.2.3.3. Особенности агротехники семеноводческих посевов 41
1.2.3.4. Химический способ борьбы с сорняками на посадках циннии 42
1.2.4. Классификация сортов и гибридов циннии 43
1.2.5. Современный ассортимент циннии 46
1.2.6. Болезни и вредители циннии и меры борьбы с ними 48
1.3. Химические соединения с ретардантным действием и их использование в сельском хозяйстве 50
1.3.1. Общие сведения о ретардантах 50
1.3.2. Ретарданты, использованные в исследовании 52
1.3.2.1. N, N, Н-триметил-К-(2-хлорэтил)аммония хлорид 53
1.3.2.2. N, №диметил-!Ч-(2-хлорэтил) гидразиния хлорид 55
1.3.2.3. N, N-диметилгидразид янтарной кислоты 56
1.3.2.4. Стероидные гликозиды 56
1.4 Безопасность жизнедеятельности при работе в защищенном грунте и при работе с пестицидами 59
2. Материал и методы исследований 63
2.1. Характеристика района проведения исследований 63
2.1.1. Агроклиматические условия района проведения исследований 63
2.1.2. Погодные условия вегетационных периодов 2002-2004 годов 64
2.2. Материал исследований 68
2.3. Схема исследований 68
2.4. Методика наблюдений 72
2.5. Методика приготовления растворов ретардантов и стероидных гликозидов 73
2.6. Агротехника петунии и циннии в опыте 74
3. Результаты исследований 77
3.1. Отработка отдельных элементов технологии возделывания петунии гибридной и циннии изящной 77
3.1.1. Влияние ретардантов на рост и развитие растений петунии гибридной группы «крупноцветковая» 77
3.1.1.1. Закономерности влияния ретардантов, в зависимости от концентрации действующих веществ 77
3.1.1.2. Особенности сортоспецифичной реакции на обработки ретардантами 83
3.1.2. Влияние ретардантов на рост и развитие растений петунии гибридной группы «многоцветковая» 92
3.1.2.1. Закономерности влияния ретардантов, в зависимости от концентрации действующих веществ 92
3.1.2.2. Особенности сортоспецифичной реакции на обработки ретардантами 100
3.1.3. Влияние ретардантов на рост и развитие растений циннии изящной 106
3.1.3.1. Закономерности влияния ретардантов, в зависимости от концентрации действующих веществ 106
3.1.3.2. Особенности сортоспецифичной реакции на обработки ретардантами 116
3.1.4. Перспективы использования стероидных гликозидов в качестве потенциальных ретардантов 122
3.2. Влияние ретардантов на устойчивость циннии изящной к альтернариозу 126
3.3. Практическое использование ретардантов в селекции и семеноводстве 133
3.3.1. Влияние ретардантов на семенную продуктивность 133
3.3.1.1. Петуния гибридная 133
3.3.1.2. Цинния изящная 136
3.3.2. Влияние ретардантов на махровость цветков и соцветий 140
3.3.2.1. Петуния гибридная 140
3.3.2.2. Цинния изящная 142
3.3.3. Некоторые аспекты использования ретардантов для практики селекции и семеноводства петунии гибридной и циннии изящной 146
Выводы 148
Рекомендации производству 149
Список использованной литературы 150
Приложение 167
- Ботаническая характеристика и систематика
- Особенности агротехники семеноводческих посевов
- Агроклиматические условия района проведения исследований
- Влияние ретардантов на рост и развитие растений петунии гибридной группы «крупноцветковая»
Введение к работе
Актуальность. Диссертационная работа посвящена актуальной теме -изучению влияния синтетических ретардантов и вторичных метаболитов растений на селекционно ценные характеристики и семенную продуктивность петунии гибридной и циннии изящной.
Петуния гибридная и цинния изящная - одни из самых популярных однолетних цветочных культур, тем не менее, селекция по ним в нашей стране не ведется. Развитию данного направления препятствует не только отсутствие коллекционного и селекционного материала, но и современных технологий селекции и семеноводства этих культур. Для того, чтобы в кратчайшие сроки начать производство семян отечественных сортов и гибридов петунии и циннии, требуется решить ряд лроблем: получение качественного посадочного материала с хорошей приживаемостью; получение семян от махровых и других форм с неполноценными репродуктивными функциями; увеличение семенной продуктивности; совершенствование системы защитных мероприятий против наиболее распространенных и вредоносных болезней, в частности -альтернариоза циннии.
Во многом обозначенные проблемы могут быть решены путем использования физиологически-активных веществ, и в том числе -синтетических ретардантов и вторичных метаболитов.
В России в настоящее время ретарданты и вторичные метаболиты практически полностью отсутствуют в технологических схемах возделывания однолетних цветочных культур, Между тем, использование регуляторов роста - одно из наиболее динамично развивающихся направлений в мировой практике. Особую актуальность исследования приобретают в русле изучения влияния ретардантов и вторичных метаболитов не только на рост растений, но и на весь комплекс биологических и хозяйственно ценных признаков.
Цель и задачи исследований
Цель - разработать современную технологию возделывания петунии гибридной и циннии изящной с применением ретардантов. В ходе исследования ставились следующие задачи:
- изучить влияние ретардантов в различных концентрациях на комплекс
биологических и хозяйственно ценных признаков сортов и гибридов петунии и
циннии на разных фазах развития растений;
выявить сортоспецифичность действия ретардантов;
отработать элементы технологии практического использования ретардантов.
Научная новизна исследований:
изучены особенности влияния синтетических ретардантов на комплекс биологических и хозяйственно ценных признаков (в т.ч. - устойчивость к болезням, семенную продуктивность, декоративные качества) петунии гибридной и циннии изящной, в зависимости от концентрации, а также фазы и кратности обработок;
впервые установлен факт формирования полноценных репродуктивных органов у махровых форм петунии гибридной и циннии изящной под действием данных синтетических ретардантов;
выявлена видо- и сортоспецифичность действия ретардантов;
впервые зафиксирован ретарданта ый эффект вторичных метаболитов на культуре петунии гибридной.
Практическая значимость исследований;
- установлена возможность применения ретардантов для улучшения
селекционных характеристик и повышения семенной продуктивности петунии
гибридной и циннии изящной;
- разработана современная технология возделывания петунии гибридной и
циннии изящной с использованием ретардантов;
- сформулирована концепция использования ретардантов для защиты
селекционных достижений;
- подтверждена возможность применения ретардантов в системе защиты
циннии от альтернариоза, как элемент цепочки защитных мероприятий, с целью сокращения использования токсичных фунгицидов;
- показана перспективность вторичных метаболитов, как экологически чистых
соединений с ретардантньши свойствами.
Положения, выносимые на защиту:
- особенности влияния обработок ретардантами на биологические и
хозяйственно ценные признаки петунии гибридной и циннии изящной;
- ретардантный эффект вторичных метаболитов;
- технология практического использования ретардантов в селекции и
семеноводстве петунии гибридной и циннии изящной.
Ботаническая характеристика и систематика
Гибридная, или садовая петуния, Petunia hybrida Hort.(P. х hybrida Vilm.) относится к семейству пасленовые (Solanaceae). Этот вид был получен от скрещивания P. axillaris (синоним - P. nyctaginiflord) и P. integrifolia (син. - P. violacea) в 40-х годах XIX века. Родина исходных видов - тропические области Южной Америки (Ando et al., 1992).
Петуния гибридная - многолетнее растение, используемое в культуре как однолетник. Стебель сильноветвистый, неодревесневающий с множеством побегов первого, второго и третьего порядка, которые могут быть прямостоячие, стелющиеся или свисающие (ампельные), длиной 20...75 см.
Листья удлиненно-яйцевидные или округлые, край листа цельный. Все зеленые части растения покрыты клейкими железистыми волосками. Корневая система неглубокая, стержневая, разветвленная. Растение может образовывать придаточные корни из нижней части стебля (Pareys Blumengartherei, 1960).
Цветки одиночные, на прочных коротких цветоножках, расположены в пазухах листьев. Количество цветков на растении может быть очень большим. Цветок состоит из околоцветника, пестика с ворон ковидным рыльцем на тонком столбике и пяти свободных тычинок, пыльники которых расположены на одном уровне, немного ниже рыльца пестика. Бутоны у петунии развиваются около 7 суток, каждый цветок открыт около 5 суток.
Околоцветник двойной, пятичленный, с воронковидным правильным сростнолепестным венчиком. Диаметр цветков от 4 до 15 см. Венчик складчатый, у многих сортов - бархатистый. Край лепестков может быть ровным, волнистым либо гофрированным. Цветки чаще немахровые, но могут быть махровыми (Киселев, 1953).
Окраска цветков - белая или различных оттенков розовая, синяя, фиолетовая, карминовая, красная, лососевая, желтоватая. Окраска может быть однотонная либо различных тонов, с переходом яркой окраски в более светлую и наоборот. Нередко встречается двухцветная, с белой каймой или полосами на красном, розовом или синем фоне, и даже трехцветная окраска: с широкой цветной каймой, белым центром и желтым зевом цветка. У многих сортов и гибридов по основному фону лепестков выделяется более темное жилкование, которое становится интенсивнее к центру цветка (Изучение коллекции петуний: Метод, указания ВИР, 1983).
Петуния - перекрестноопыляющееся растение, чему способствует протерогиния, т.е. созревание пестиков раньше тычинок. Однако в отдельных случаях у нее возможно самоопыление. У некоторых растений отмечается самонесовместимость, цитоплазматическая мужская и женская стерильности, которые используют при получении гетерозисных гибридов F] (Дрягина И.В., Кудрявец Д.Б., 1986). Число хромосом у большинства сортов петуний составляет 2n = 14, но с развитием селекции, широкое распространение получили также тетраплоидные сорта и гибриды, относящиеся преимущественно к группе «крупноцветковая» (Sink, 1984).
Махровые формы семян завязывать не могут, поскольку махровость петунии обусловлена превращением завязи в лепестки. Тычинки при этом развиты нормально и их бывает больше, чем в немахровом цветке. Махровость растений передается при опылении немахровых растений пыльцой махровых, при этом махровость в образце составляет лишь 30..,45% (Лавчян, 1960; Natarella, Sink, 1971; Sink, 1984).
Семена петунии мелкие, 0,5...0,6 мм диаметром и 0,6.,.0,7 мм длиной, темно-коричневые (у некоторых сортов - желтоватые). В 1 г содержится около 5000 шт. семян у крупно цветковых форм и до 10000 шт. - у многоцветковых. Плод - двухстворчатая коробочка длиной 10... 13 мм и шириной 7...8 мм, конической формы, при созревании - желтовато-коричневого цвета. В одной коробочке может содержаться 100... 1100 семян (Sink, 1984; Справочник цветовода, 2001), Семена созревают примерно через 4 недели после опыления. В условиях центральных районов Нечерноземной зоны в отдельные годы петуния может давать самосев. После полного созревания семян им требуется 3...4 месяца для дозаривания при комнатной температуре. Всхожесть семена сохраняют 3...4 года (Семеноводство цветочных культур, 1983).
Особенности агротехники семеноводческих посевов
Большинство ведущих зарубежных фирм полностью перешли на производство гетерозисиых гибридов Fi петунии, однако в нашей стране в настоящее время селекция и семеноводство гетерозисных гибридов петунии не ведется, а их семена закупаются за рубежом. В то же время имеются немалые возможности для семеноводства ранее созданных сортов петунии, лишь незначительно уступающих по технологическим качествам гетерозисным гибридам.
Петуния относится к факультативным перекрестникам, т.е. наряду с перекрестным опылением у нее возможно самоопыление (около 30%) (Семеноводство цветочных культур, 1983). У «крупноцветковых» сортов, в силу того, что большинство из них являются тетраплоидами, завязывание семян происходит хуже, чем у «многоцветковых» форм. При размножении таких сортов применяют искусственное опыление.
Для целей семеноводства в Нечерноземной зоне Российской Федерации петунию выращивают рассадным способом, в южных районах (основных районах семеноводства) - безрассадным. Норма посева семян в открытый грунт -400 г/га. Схема посадки может быть различной, в зависимости от используемой техники: рядовой - 70x20 см; двухстрочной - 50x20x20 см и др. Пространственная изоляция между сортами — 200 м.
В семеноводческих посевах проводят сортопрочистки. До начала цветения удаляют слабые растения, нетипичные по форме, окраске и опушению листьев и стеблей, а также пораженные болезнями. С началом цветения удаляют растения с нетипичной окраской или формой цветка, поздно зацветающие, слабоцветущие, с цветками, расположенными под листьями. Также подлежат удалению растения с отклонениями от стандарта, для данного сорта, по компактности и форме куста. Сортопрочистки проводят систематически 1-2 раза в неделю (Дрягина, Кудрявец, 1986).
Как правило, при семеноводстве петунии допускается выращивать 2...3 репродукции из семян элиты, затем необходимо сортообновление. Суперэлиту получают методом массового отбора, либо - индивидуального с анализом потомства по семьям (метод половинок).
К сбору семян петунии приступают при пожелтении или побурении и частичном подсыхании створок коробочек. Первые сборы проводят вручную, затем при побурении основной массы коробочек срезают целиком все растение (вручную, косилками или комбайнами при раздельном комбайнировании). Семенники помещают на полотна и досушивают на сушилках, затем -обмолачивают. Полученные семена очищают на семяочистительных колонках или машинах типа «Петкус».
Урожайность семян петунии может быть, в зависимости от сорта, погодных условий и зоны возделывания от 30 до 250 кг/га. Высохшие семена имеют период покоя в течение 3 месяцев после полного созревания. Нормы всхожести семян для 1 категории - 80%; 11 - 60%; Ш - 30% при чистоте 98%, 95% и 90% соответственно. Всхожесть сохраняется в течение 3...5 лет. - Увеличить срок хранения семян и продлить их жизнеспособность можно при хранении в прохладных условиях и при применении вакуумной упаковки. Преодолеть период покоя и повысить всхожесть семян возможно при их обработке ростовыми веществами, в частности - гибберелиновой кислотой (Семеноводство цветочных культур, 1983).
К настоящему времени в мире создано несколько сотен сортов и гибридов петунии, значительно различающихся по морфологическим и иным признакам, в результате чего возникла необходимость их классификации.
В основе классификации сортов и гибридов петунии лежат различия в величине и внешнем виде цветков, а также в высоте и форме растений. В ранних классификациях чаще за основу брались морфологические признаки, главными из которых являлись форма цветка и высота растения.
Агроклиматические условия района проведения исследований
Научные исследования проводились на базе лаборатории селекции и семеноводства цветочных культур и лаборатории молекулярных и гаметных методов селекции ВНИИССОК. Институт расположен в Одинцовском районе Московской области.
Московская область входит в состав Нечерноземной зоны Европейской части России и расположена в центральной части Русской равнины. Климат области характеризуется умеренно теплым летом и сравнительно холодной зимой. Самым холодным месяцем является январь, среднемесячная температура которого составляет -10...-11 С. Самый теплый месяц — июль, когда среднемесячная температура достигает +17...+18 С (Справочник агронома..., 1986).
Среднегодовое количество осадков на территории колеблется от 450 до 600 мм, средняя относительная влажность воздуха составляет 70%.
На территории Московской области преобладают подзолистые, дерново-подзолистые, серые лесные и черноземные почвы. Последние встречаются только на самом юге Московской области, южнее реки Осетр. В зависимости от термических ресурсов вегетационного периода и степени обеспечения его влагой территория области делится на три агроклиматических района: менее теплый, теплый и более теплый.
Одинцовский район входит в теплый агроклиматический район, который характеризуется суммой активных температур (более +10 С) 1900 -1950 С. Продолжительность беззаморозкового периода в воздухе -128 суток, на почве - ПО суток. Период с температурой более +15 градусов составляет 60...65 суток. Переход среднесуточных температур воздуха: через +15 С - 10 июня и 20 августа; через +10 С - 5 мая и 15 сентября и через + 5 С - 20 апреля и 10 октября. Дата полного оттаивания почвы: ранняя - 25 апреля, средняя - 30 апреля и поздняя - 5 мая. Запас воды в снежном покрове к началу снеготаяния — 100 -130 мм. Осадки за год составляют 600 мм, за теплый период (апрель-октябрь) -400 мм. Показатель влагообеспеченности (апрель - август) - 0,9 (Справочник агронома..., 1986).
Почвы опытных участков, принадлежащих ВНИИССОК, дерново-подзолистые, тяжелосуглинистые. Содержание гумуса, по результатам обследования почв отделом проектао-изыскательной станции химизации сельского хозяйства, составляет 2,5 - 3,2 % по Тюрину. Преобладают почвы со слабокислой или близкой к нейтральной реакцией среды (рН = 5,1 - 6,0), со средним и повышенным содержанием фосфора - 10,1 - 25,0 мг / 100 г почвы. Объемная масса почвы в слое 0 - 20 см составляет 1,05 г / м , полная влагоемкость - 119 мм.
2002 год. Температура воздуха в среднем за вегетацию в 2002 году составила +16,5 С, что на 2,5 С выше нормы (рис.2.1.1., приложение 15). Следует отметить, что температура воздуха за все месяцы вегетации была выше среднемноголетних значений. В мае и июне температура воздуха превышала среднее многолетнее значение на 1,5 С и 2 С соответственно. Самым теплым месяцем в 2002 году был июль со среднемесячной температурой +22,8 С, что на 5,3 С выше нормы. Среднемесячная температура в августе и сентябре была выше на 1,7 С и 2 С среднемноголетних значений температуры за эти месяцы.
Сумма выпавших осадков за весь вегетационный период составила всего 167,2 мм, что меньше среднемноголетнего значения почти на 170 мм. В мае -июне сумма выпавших осадков составила 51,6 мм, что было меньше среднемноголетних значений за соответствующий период на 68,4 мм. Самыми засушливыми месяцами были июль и август. Осадков выпало за этот период 40,5 мм, что меньше среднемноголетних значений за эти месяцы на 115,5 мм. Влажность воздуха за вегетацию была ниже среднего многолетнего значения и составила: в мае - 56 % (норма 67 %); в июне - 59 % (норма 69 %); в июле - 55 % (норма 73 %); в августе - 62 % (норма 76 %); в сентябре - 72 % (норма 81 %) (рис. 2.1.3., приложение 17.). Наибольшее количество осадков выпало в октябре и составило 127,9 мм, что больше средних многолетних значений на 70,9 мм. Анализируя данные, можно сделать вывод о том, что 2002 год был сухим. Количество выпавших осадков за вегетацию было почти в два раза меньше среднемношлетнего значения, а средняя температура воздуха в эти месяцы была на 1,9 С выше нормы. Относительная влажность воздуха за вегетационный период составила 60,7 %, что меньше на 12,4 % среднемноголетних значений.
Несмотря на засушливое лето (выпадение осадков значительно ниже нормы, среднемесячная температура летних месяцев на 2...5 С выше среднего значения по многолетним наблюдениям), климатические условия не оказали существенного влияния на рост и развитие петунии гибридной, в то время как цинния изящная не смогла в полной мере раскрыть свой потенциал.
2003 год. Температура воздуха в среднем за вегетацию в 2003 году составила +14,9 С, что на 0,9 С выше нормы (рис.2.1.1., приложение 15), и была выше среднемноголетних значений за все месяцы вегетации (кроме июня). В мае температура воздуха превышала среднее многолетнее значение на 4,1 С. Самым теплым месяцем в 2003 году был июль со средней месячной температурой -Н9,7С, что на 2,2 иС выше нормы. Август и сентябрь были теплее на 0,6 С и 0,3 С среднемесячной температуры.
Влияние ретардантов на рост и развитие растений петунии гибридной группы «крупноцветковая»
Агротехника петунии и циннии в опыте, в целом, незначительно отличалась от традиционной, взятой за основу. Помимо обработок растений ретардантами, отрабатывались и другие элементы технологии возделывания петунии и циннии.
Особенности подготовки почвенной смеси для посева. Почвенная смесь приготовлялась заблаговременно - осенью. По нашим наблюдениям, семена петунии и циннии быстро и дружно всходили, если в почвенной смеси содержались значительные количества песка.
В связи с этим, представляется целесообразным рекомендовать следующее соотношение компонентов почвенной смеси: 2 части дерновой или листовой земли, 1 часть торфа и 2...3 части песка. Если рН смеси ниже 5,5, то в нее сразу после приготовления добавляли известь. Никакие удобрения в почвенную смесь ни осенью, ни тем более перед посевом семян не вносили, так как в противном случае затруднялось осмотическое поступление воды в семена, в результате чего они долго и плохо всходили.
За несколько суток до посева производили набивку посевных ящиков, как описано в традиционной технологии. После этого, почвенную смесь проливали суспензиями фунгицидов. Было установлено, что наилучшие результаты достигались при использовании следующих фунгицидов: Ридом ил-Голд МЦ (2,5 г на 1 л раствора) в сочетании с Байлетоном (0,5 г на 1 л раствора). Временной разрыв между поливами составлял одни сутки.
Особенности ухода за сеянцами. Так как семена высевали в относительно бедную почвенную смесь, после развертывания у сеянцев двух семядольных листочков проводили подкормку комплексным водорастворимым удобрением с микроэлементами в хелатной форме. В опыте использовали следующие удобрения: «кристапон особый» (N:P:K:Mg = 18:18:18:3), «кемира-гидро» (N:P:K:Mg = 6,4:11:31:2,7), «кемира-люкс» (N:P:K:Mg = 16:20,6:27,1:0), «альбатрос-финал» (N:P:K:Mg = 14:4:34:3). Зафиксировано, что наилучший результат достигался при использовании удобрений «кристалон особый» и «кемира-люкс». Концентрация раствора первой подкормки составляла 0,5 г/л.
Через 5...7 дней после первой подкормки проводили вторую подкормку: петунии - нитратом кальция (1... 1,5 г/л), циннии - комплексным удобрением с пониженным содержанием азота («кемира-гидро»), концентрация 1 г/л. После второй подкормки цинния - была готова к пикировке, петуния - требовала дальнейших регулярных подкормок с интервалом 7 дней указанными удобрениями в концентрации 2 г/л.
При признаках недостатка кальция у петунии (краевой некроз в сочетании с мезжилковым хлорозом), проводили подкормку нитратом кальция в концентрации 1,5...2 г/л.
Обработки ретардантами. К опрыскиванию растений ретардантами приступали только тогда, когда они полностью укоренились, тронулись в рост после пикировки и находились в соответствующей фазе, опрыскивание в которой было запланировано методикой опыта. В 2003 и 2004 году первую обработку ретардантами петунии «многоцветковой» проводили в фазу 8... 10 листьев, вторую - в фазу кущения, так как результатами 2002 года была подтверждена нецелесообразность обработки в фазу 2...4 листьев.
Однократную обработку петунии стероидными гликозидами в опыте 2004 года проводили в фазу кущения- начала бутонизации.
В 2004 году после высадки рассады в грунт (в фазе массового цветения) проводили дополнительную (третью) обработку R1 растений петунии гибридов F] Plum Crystals и Bonansa Міх для изучения влияния дополнительной обработки указанным ретардантом на семенную продуктивность.
Отработка отдельных элементов технологии возделывания петунии гибридной и циннии изящной Влияние ретардантов на рост и развитие растений петунии гибридной группы «крупноцветковая». Закономерности влияния ретардантов, в зависимости от концентрации действующих веществ
Для выяснения общих закономерностей влияния ретардантов на рост и развитие петунии гибридной группы «крупноцветковая» (как культуры в целом), был поставлен опыт, в качестве материала которого использовалась смесь с большим разнообразием генотипов.
Первая оценка влияния ретардантов на рост и развитие растений была произведена в фазу начала кущения (через 50 суток после появления всходов). В данной фазе различия между вариантами были несущественны, т.е. меньше величины НСРоз.
