Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы. Биоресурсный потенциал сортов картофеля и пути размножения его генотипов 14
1.1. Биоэкологические условия и сортовые особенности клубней картофеля 14
1.2. Устойчивость к фитофторозу 21
1.3. Особенности размножения семенного материала картофеля 35
1.4. Микроклональное размножение картофеля 40
1.5. Методы ускоренного размножения 42
1.6. Краткая история методов отбора 43
1.7. Метод культуры апикальной меристемы 47
1.8. Качество клубней и вирусная инфекция 51
1.9. Вредоносность и формы проявления вирусной инфекции 54
1.10. Меры борьбы с вирусными болезнями картофеля 59
1.11. Инновационные технологии в получении микроклубней 65
1.12. Минеральное питание растений 68
1.13. Сидеральные удобрения в биологическом земледелии при выращивании картофеля 74
Глава 2. Общая характеристика условий и методика проведения исследований 88
2.1. Содержание питательных веществ в местах проведения опытов 97
2.2. Агрометеорологические условия горной зоны в годы исследований 94
2.3. Характеристика почвенных условий ЮОР 99
2.3.1. Климтические условия 100
2.3.2. Почвы 102
2.3.3. Характеристика некоторых сортов, изучаемых в опытах 105
2.3.4. Схема опыта 108
Глава 3. Агроэкологическая оценка сортов и гибридов картофеля в условиях РСО-Алания 117
3.1. Оценка сортов и гибридов картофеля по величине общего урожая, товарности клубней 127
3.2. Оценка сортов и гибридов картофеля по содержанию в клубнях крахмала и сухого вещества 119
3.3. Оценка различных сортов картофеля по содержанию витамина С. 125
3.4. Оценка сортов и гибридов картофеля по потемнению мякоти сырого и вареного клубня 129
3.5. Биопотенциал гибридов картофеля селекции Горского ГАУ 145
Глава 4. Семеноводство картофеля на безвирусной основе 169
4.1. Роль растений in vitro в семеноводстве картофеля 169
4.2. Влияние различных субстратов питательной среды на рост и развитие растений in vitro в семеноводстве картофеля 173
4.3. Рост и развитие растений при высадке в горшки в условиях теплицы 176
4.4. Продуктивность растений in vitro 178
4.5. Влияние почвосмеси на урожай миниклубней 180
4.6. Рост различных сортов картофеля на основе метода in vitro 182
4.7. Ассимиляционная поверхность растений картофеля, выращенных in vitro 184
4.8. Выход миниклубней с одного растения in vitro у различных сортов картофеля 188
4.9. Влияние отдельных элементов технологии на коэффициент размножения миниклубней 191
4.10. Роль инновационных технологий в получении миниклубней 193
Глава 5. Влияние минерального питания на урожай и качество клубней картофеля 198
5.1. Роль минерального питания в семеноводстве картофеля 199
5.2. Структурный анализ биометрических показателей картофеля 199
5.3. Продуктивность картофеля в зависимости от минерального питания 202
5.4. Показатели качества клубней различных сортов картофеля 204
5.5. Устойчивость сортов картофеля к вирусам в зависимости от минерального питания 206
Глава 6. Влияние зеленых удобрений на урожайность и качество клубней картофеля в условиях Юго-Осетинской Республики 209
6.1. Зелёные удобрения и качество клубней картофеля 209
6.2. Накопление сухоих вещества сидеральными культурами 210
6.3. Разложение биологической массы сидеральных культур и органических остатков картофеля 212
6.4. Содержание питательных веществ в биомассе и корневых остатках сидеральных культур 213
6.5. Формирование ассимиляционной поверхности различных сортов картофеля в зависимости от предшествующей сидеральной культуры 215
6.6. Влияние сидератов на урожайность сортов картофеля в условиях горной зоны РЮО 217
6.7. Количество крахмала и сухого вещества 222
6.8. Влияние предшествующей сидеральной культуры на содержание сахаров в клубнях картофеля 240
6.9. Кулинарные показатели качества различных сортов картофеля в зависимости от сидератов 224
6.10 Содержание нитратов в клубнях в зависимости от использования сидератов и сортов картофеля в условиях горной зоны ЮОР 227
6.11. Содержание витамина «С» 231
6.12. Пораженность клубней картофеля грибными болезнями 233
6.13. Лежкость клубней 238
Глава 7. Экономическая и энергетическая эффективность 242
7.1 Экономический эффект от почвосмеси 242
7.2. Экономический эффект от минерального питания 245
7.3 Экономическая оценка выращивания различных сортов картофеля в зависимости от сидеральной культуры 249
7.4 Энергетическая эффективность биоресурсов сортов картофеля 253
7.5 Экономическая эффективность сортов картофеля 255
Заключение 259
Рекомендации производству 262
Перспективы дальнейшей разработки темы 262
Список использованной литературы 263
- Особенности размножения семенного материала картофеля
- Оценка сортов и гибридов картофеля по потемнению мякоти сырого и вареного клубня
- Роль инновационных технологий в получении миниклубней
- Содержание нитратов в клубнях в зависимости от использования сидератов и сортов картофеля в условиях горной зоны ЮОР
Введение к работе
Актуальность исследования. Значительное повышение урожайности картофеля возможно на основе применения комплекса агроприемов, разработанных в соответствии с зональными условиями произрастания и экономическими возможностями регионов. Одним из важнейших элементов этого комплекса является возделывание наиболее продуктивных, высококачественных и устойчивых к основным возбудителям болезней, хорошо приспособленных к горным и предгорным условиям сортов, гибридов картофеля и использование здорового, высококачественного семенного материала.
Первоочередной проблемой развития картофелеводства в условиях Центрального Кавказа является разработка комплекса рациональных агроприемов по выращиванию продовольственного и семенного картофеля, районированных, новых и перспективных сортов и гибридов.
Соблюдение научно-обоснованной технологии возделывания картофеля и обеспечение производственных посевов доброкачественным и здоровым семенным материалом – первостепенный фактор увеличения урожая и улучшения качества клубней. У картофеля особенно велика зависимость величины урожая от посевных и сортовых качеств посадочного материала.
Условия не всех климатических зон Центрального Кавказа позволяют возделывать картофель без использования специальных агроприемов. Причиной этого являются высокий температурный режим, перепады температурных градиентов днем и ночью в степных биоэкологических зонах и повышенный инфекционный фон переносчиков вирусных болезней.
Исходя из этого, актуальность исследований заключается в разработке и внедрении технологических приемов производства собственного высококачественного семенного материала на безвирусной основе. Внедрение высокопродуктивных сортов картофеля, ресурсосберегающих технологий возделывания на основе дифференцированных элементов, ориентированных на повышение продуктивности культуры, обеспечивают производство высококачественной
семенной и товарной продукции в конкретных почвенно - климатических зонах Центрального Кавказа.
Степень разработанности. Научные исследования по сортовым технологиям возделывания картофеля в условиях Центрального Кавказа в разные годы проводили: И.А. Сорокин (70-80 годы), А.Н. Щербинин (2008), П.М. Шорин (2010), Б.В.Анисимов (2015), Е.А.Симаков (2015), Е.В.Овес (2015), С.С. Басиев (2015) и др. Их работы сводились к разработке агроприемов выращивания здорового семенного материала, сроков и способов посадки, уборке и хранению.
Однако в этих исследованиях не достаточно изучены агрономические приемы по борьбе с болезнями, не отражены эффективность новых стимуляторов роста и развития культуры. В них нет обоснования доз минеральных удобрений и использования сидеральных культур в горной зоне, недостаточно разработана схема получения оздоровленных клубней, отсутствует дифференцированный подход по использованию элементов сортовых технологий в климатических условиях Центрального Кавказа.
Цель исследований: научное обоснование и разработка дифференцированных элементов технологий возделывания новых сортов и гибридов картофеля для горных и предгорных условий Центрального Кавказа.
Для достижения поставленной цели предусматривалось решить следующие задачи:
провести анализ условий произрастания растений с целью создания наиболее благоприятных параметров возделывания новых сортов применительно к экологическим условиям Центрального Кавказа;
определить адаптивность к природно-климатическим условиям высокопродуктивных сортов картофеля разных сроков созревания;
определить сроки прохождения фенофаз изучаемых сортов картофеля;
определить динамику формирования надземной массы и листовой поверхности различных сортов картофеля;
изучить сортовые различия по показателям качества в различных условиях произрастания;
провести оценку биохимического состава клубней различных сортов, выращенных в контрастных почвенно-климатических условиях Центрального Кавказа, а также при использовании современных элементов технологии возделывания (сидераты, уровень доз минеральных удобрений);
изучить влияние состава питательной среды на рост и развитие растений in vitro в лабораторных условиях и провести учеты и наблюдения по их адаптации in vivo;
изучить влияние микрочеренкования на снижение заболеваемости растений картофеля;
изучить способы выращивания семенного картофеля оздоровленного на основе in vitro;
обосновать дозы минеральных удобрений и регуляторов роста при возделывании картофеля в горных условиях;
определить содержание основных элементов минерального питания в биомассе и корневых остатках сидеральных культур;
изучить скорость разложения биомассы сидеральных культур;
установить влияние сидеральных культур на урожайность и качество клубней в условиях Юго - Осетинской Республики;
провести экономическую и энергетическую оценку эффективности технологии возделывания сортов и гибридов картофеля в условиях Центрального Кавказа.
Научная новизна. Впервые в горной и предгорной экологических зонах Центрального Кавказа проведены комплексные исследования по совершенствованию основных элементов технологии возделывания новых, перспективных сортов и гибридов картофеля. Установлены количественные изменения показателей качества клубней 220 сортов и гибридов, их адаптивность в изучаемых экологических условиях.
Изучены вопросы роста и развития растений картофеля in vitro для получения здорового материала, свободного от вирусной инфекции; обоснованы параметры состава почвогрунтов. Разработаны технологические схемы ускорен-
ного размножения перспективных сортов картофеля, обеспечивающие получение ценного семенного материала.
Обоснованы дозы минеральных удобрений и стимуляторов роста для районированных, перспективных сортов, изучены новые технологические приемы выращивания картофеля.
Определены методы совместных посевов сидеральных культур и их возделывания в качестве предшественников картофеля.
Теоретическая и практическая значимость работы. На основе анализа многолетних исследований по морфологическим, биологическим, биохимическим и технологическим показателям качества различных районированных и перспективных сортов картофеля:
теоретически обоснованы и практически подтверждены используемые агроприемы сортовых технологий в условиях Центрального Кавказа, позволяющие увеличить урожайность и качество клубней картофеля;
разработана теоретическая основа и практическое использование для производства уточненных дифференцированных способов посадки;
обоснована теоретическая основа рациональных методов увеличения коэффициента размножения;
разработаны и научно обоснованы новые способы выращивания растений in vitro на различных питательных средах;
научно обоснованы дозы минеральных удобрений, стимуляторов роста и способы использования сидеральных культур, повышающие величину урожайности и улучшающие показатели качества клубней картофеля.
Внедрение новых технологий в ряде хозяйств двух республик обеспечило прибавку урожая на 20-25%. Внедрение результатов исследования подтверждены справкой министерства сельского хозяйства и актами сельскохозяйственных предприятий РСО-Алания и Республики Южная Осетия.
Методология и методы исследований. Методология проводимых научных экспериментов обобщена на основе современных научных исследований. Использовались системные подходы в решении поставленных задач и современные методики, применяемые в растениеводстве на культуре картофеля. Закладка полевых и вегетационных опытов, лабораторных исследований, математическая обработка полученных данных и их анализ для конкретной изучаемой экологической зоны возделывания картофеля, осуществлялись в соответствии с усовершенствованными методами по комплексной оценке в процессе развития онтогенеза каждого сорта и гибрида.
Основные положения, выносимые на защиту:
регулирование коэффициента размножения на новых питательных средах;
методы оздоровления семенного материала картофеля;
продуктивность и качество клубней исследуемых сортов и гибридов в зависимости от способа выращивания;
продуктивность и качество продукции исследуемых сортов картофеля в зависимости от уровня применения минеральных удобрений и стимуляторов роста;
продуктивность и качество исследуемых сортов картофеля в зависимости от предшествующей сидеральной культуры;
экономическая и энергетическая оценка исследуемых сортов картофеля в зависимости от уровня применения доз минеральных удобрений и способов получения чистого семенного материала миниклуб-ней картофеля.
Степень достоверности результатов исследований подтверждается:
многолетними экспериментальными исследованиями, выполненными на современном научно - методическом уровне;
статистической обработкой результатов исследований;
результаты разработанных основ научной технологии возделывания новых сортов и гибридов картофеля внедрены в 2011-2015 годах в
почвенно-климатических условиях Республики Южная Осетия в Знаурском на площади 6 га, Цхинвальском на площади 30 га и в Джавском районах на площади 30 га и в республике Северная Осетия- Алания на площади 8,5 га в ООО «колхоз им. Коста Хетагуро-ва», СПК «Горянка» Пригородного района и других сельхозпредприятиях РСО – Алания. Апробация работы. Основные результаты исследований ежегодно обсуждались на заседаниях кафедр биологии и обшей химии Юго-Осетинского Государственного Университета им. А. Тибилова и растениеводства, селекции и семеноводства ФГБОУ ВО Горский ГАУ; докладывались на Международных, Всероссийских и региональных научно-практических конференциях: Владикавказ (2008-2017), Нальчик (2014-2015), Симферополь (2015), Москва (2015, 2016, 2017), Украина (2016, 2017), Ростов (2016, 2017), Махачкала (2017), Майкоп (2017), Казахстан (2016).
Публикации результатов исследований. По материалам исследований опубликовано 38 печатных работ, в том числе, 14 –в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ, 1 – в базе данных Scopus.
Личный вклад. Диссертационная работа является результатом обобщения многолетних исследований, анализа, выводов и предложений производству. Автор принимал непосредственное участие в постановке задач и проведения исследований; закладке и проведении полевых и лабораторных экспериментов; анализе полученных результатов исследований; формулировании выводов и рекомендаций производству, оформлении диссертации; публикации материалов. Доля личного участия в выполнении исследований, положенных в основу диссертации, статей и положений, выносимых на защиту, составляет 80%.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 308 страницах компьютерного текста. Работа состоит из введения, 7 глав, заключения, рекомендаций производству, перспектив дальнейших исследований, списка использованной литературы, включающего 468 наименований, в том числе, 81иностранных авторов. Содержит 31 рисунок, 29 таблиц, 89 приложений.
Особенности размножения семенного материала картофеля
Большое и жизненно-важное значение имеет картофель в питании человека. Картофель занимает четвёртое место, уступая только пшенице, кукурузе и рису в мировом производстве продуктов питания растительного происхождения. Картофель играет особую роль в обеспечении продовольственной безопастности, являясь незаменимым каждодневным продуктом питания и эффективным кормом для сельскохозяйственных животных.
Россия является одной из крупнейших стран - производителей картофеля. Более 10% мирового производства продовольственного картофеля приходится на её долю. Площади под этой культурой в стране превышают 2 млн. га, а валовой сбор составляет около 30 млн. тонн. В республике РСО - Алания под картофелем занято 1,8 тыс. га со средней урожайностью 16,2т/га. В республике Южная Осетия обшая площадь под данной культурой составляет во всех категориях хозяйств 1360 га.
Картофель - это растение умеренного климата. Для формирования высокого урожая клубней с хорошими семенными свойствами ему нужно прохладное лето (с температурами днем не выше 25С, ночью 10-15С). Букасов С.М. (1958); Камераз А.Я (1967); Балашов Л.А, (1967); Коновалов С.Е. (1968); Кипер И.М. (1972); Анисимов Б.В. (1974); Кузнецова М.А. (2006) ; Кучумов А.П., Лапшинов Н.А., Куликова В.И., Антошкина Л.С. (2007) . Отмечают, что высокие температуры в дневное время суток приводят к вырождению клубней, а ночные усиливают размножение разного вида тлей и цикад, которые, заражают картофель многочисленными вирусными болезнями, снижают урожай и ухудшая семенные свойства клубней, летая от растения к растению.
Прорастание клубней начинается после прохождения ими периода покоя (его продолжительность зависит от сортовых особенностей растения) при температуре 3-4 С, а всходы появляются при температуре почвы 7-8С.
По данным Бацанова Н.С. (1970); Саламатова Т.С. (1983); Шатилов И.С., Силин А.Д., Полев Н.А. и др. (1987); Спиглазова С.Ю. (2014); Хутинаев О.С., Юрлова С.М, Анисимов Б.В. (2014) температура воздуха для формирования клубней и роста надземных органов варьирует в пределах 17- 20С, а при 29С и выше клубнеобразование не происходит в обычных условиях. В случае затенения стебли картофеля вытягиваются, клубни образуются мелкие и в небольшом количестве. Выращивание картофеля в междурядьях других высокорослих культур чрезмерное их загущение ведет к снижению урожая клубней и товарных качеств картофеля.
Растением картофеля большое количество влаги, необходимость которой наступает в фазы бутонизации до клубнеобразования. Оптимальный запас ее в почве должен быть не менее 80% 1111В. При недостатке влаги рост клубней замедляется и задерживается накопление в них крахмала. Обильные поливы дожди не восполняют этот пробел, а могут лишь вызвать быстрый рост новых столонов и мелких клубней на них. Также вреден избыток влаги, способствующий загниванию и удушению клубней картофеля (Черемисин А.И., Дергачева Н.В. 2015).
На легких рыхлых почвах получают высокие урожаи клубней картофеля отличного качества. Это связано с тем, что его подземные органы - корни, клубни имеют крупноклеточное строение, и они не способны раздвигать плотные слои почвы, в результате чего происходит деформация клубней (Кипер И.М. 1972; Назаренко Б.П., Савинская А.В., Чеботарева Т.И. 1972; Писарев Б.А., Гончаров Н.Д. 1977; Лукина Ф.А. 2008; Басиев С.С. и др. 2015).
У картофеля слаборазвитая корневая система, которая при механических повреждениях плохо восстанавливается. Самый большой прирост корневой массы происходит в течение первых трех-четырех недель в период от всходов до бутонизации. Проводя междурядные обработки почвы это необходимо учитывать. Окучивание и рыхление надо закончить до цветения, а на орошаемых участках продолжать и после цветения в случае сильного уплотнения почвы. (Уоринг Ф. Филипс И. 1984; Павлова Е.А. 2014).
Биологической особенностью картофеля является неравномерный рост ботвы и клубней во время вегетации. Чаще всего, усиленно растет от всходов до цветения ботвы и очень медленно клубни картофеля. Наиболее интенсивное формирование клубней начинается с момента цветения и до начала увядания ботвы в результате накапливается до 75% урожая. (Кучумов А.П., Таранец М.П. 1967; Балашев Л.П. 1967; Писарев Б.А., Гончаров Н.Д. 1977).
Размножается картофель ростками, черенками, семенами, разными вегетативными органами, но размножение клубнями - остается основным видом его воспроизводства. Это связано с тем, что остальные виды размножения являются более трудоёмкими. Однако в условиях фермерского и приусадебного хозяйства вполне приемлемы ряд бесклубневых посадок, которые позволяют значительно сокращать расход семенного материала, быстро размножить ценный сорт, резко увеличить урожай. Для достижения ускоренного размножения клубней картофеля существуют ряд методов (Балашев Л.Л. 1967; Костина Л.И. 1992).
Ростковый метод заключается в следующем: клубни высаживают на гребнях, когда высота всходов растений достигнет 10-12 см, отгребают землю из-под кустов руками до обнажения корневой системы. По одному и более молодые стебли с хорошими корнями, отделяют от куста осторожно, не затрагивая маточные клубни. Молодые стебли высаживают по схеме 15х50 см, как рассаду, на новый участок хорошо поливают, укрывают от солнца на один-два дня. Кусты, откуда были отделены молодые растения, вновь присыпают и аккуратно оправляют. От одного клубня растковым методом можно получить дополнительно от 3 до 5 новых растений (Писарев Б.А., Воловик А.С. 1978).
Другой способ ускоренного размножения состоит в следующем: глазки вырезают ножом с небольшим кусочком мякоти конусовидной формы и высаживают в ящики или парники глазками вверх. На 1 -2 см присыпают землей с перегноем и постоянно увлажняют. Как только ростки, достигнут высоты 2-3 см, их снова засыпают такой же почвой слоем до 1 см. Рассада готова через 7 дней к высадке. После вырезки глазков клубни можно использовать на корм скоту (Балашов Л.Л. 1967; Кучумов А.П., Таранец М.П. 1967; Костина Л.И. 1992; Травина С.Н., Абакшина С.В. 2014).
В осенне-зимний период на продовольственные цели можно использовать кожуру крупных клубней в качестве семенного материала, осуществляя более толстый срез в местах образования глазков. В течении пяти-восеми дней срезанные верхушки просушивают под мешковиной при комнатной температуре, а затем спускают в подвал, посыпают землёй или песком и хранят до весны. До посадки за месяц их проращивают на свету и после переборки высаживают в почву, как целые клубни. Расход семенного материала сокращается в 2-3 раза, а урожай при этом не снижается. (Балашов Л.Л. 1967; Кучумов А.П., Таранец М.П. 1967; Писарев Б.А., Бугай И.Г. 1974; Костина Л.И. 1992; Травина С.Н., Абакшина С.В. 2014).
Непременным условием ростковой посадки является соблюдение равенства температуры воздуха при проращивании (получении ростков) и температуры почвы при высадке ростков (Балашов Л.Л. 1967; Кучумов А.П., Таранец М.П. 1967; Писарев Б.А., Гончаров И.Д. 1977; Костина Л.И. 1992; Травина С.Н., Абакшина С.В. 2014).
Балашов Л.Л. (1967), Кучумов А.П., Таранец М.П. (1967), Писарев Б.А., Трофимец Л.Н. (1982), Костина Л.И. (1992), Травина С.Н., Абакшина С.В. (2014) утверждают, что оптимальной температурой для проращивания считается 10... 12 С. За месяца до высадки отбирают здоровые клубни и укладывают плотно в ряд на стеллажи, из расчета 25-30 кг на 1 м . Через 8-10 дней появляются бесцветные (этиолированные) ростки при влажности воздуха около 85%. Когда длина ростков достигает 8-10 см их осторожно обламывают от маточного клубня и высаживают в почву откудо расток выглядывает на 2-3 см. Для высадки необходимо притенение. Расстояние между ростками 5-10 см, а между рядами-45-50 см (то есть 20-40 ростков на 1 м2). Затем клубень снова проращивается, и в течение 20-25 дней можно снять 7-10 проростков, что способствует увеличению числа растений в 5-10 раз на единице площади, а также и урожая по сравнению с клубневой посадкой в 23 раза.
Оценка сортов и гибридов картофеля по потемнению мякоти сырого и вареного клубня
Большое значение в определении столовых качеств клубней картофеля имеет изучение потемнения мякоти клубня в сыром и вареном состоянии. Эта оценка ведется нами постоянно и с исходным материалом и при создании сортов картофеля местной селекции. Работа по оценке потемнения мякоти сырого клубня проводится по 9-бальной, в вареном виде, и по бальной шкале (Щербинин А.Н., 1974, Щербинин А.Н., Шепеленко Е.В. , 1976,1977; Будин К.З., 1985). Результаты изучения потемнения мякоти сырого и вареного клубня представлены (рис.6; Приложение 3).
В вареном состоянии не темнеет мякоть клубня у сортов Amex и Libana (рис.7; Приложение 4).
В ранней группе спелости слаботемнеющую мякоть сырого клубня имели отечественные сорта Арина, Мерефянский ранний и английский Arran Komet. Эти же сорта имеют не темнеюшую мякоть клубня в вареном состоянии.
В среднеранней группе не темнеюшую мякоть в сыром виде и вареном состоянии имел сорт Rotkelchen. Очень слабо темнеющую мякоть сырого клубня имели сорта Adretta и Юбилейный Осетии; такая же, практически нетемнеющая мякоть у этих же сортов отмечена и в вареном состоянии. Слабо темнеющая мякоть сырого клубня отмечена у сортов Свитанок киевский и Символ. Нетемнеюшую мякоть клубня в вареном виде имели Свитанок киевский и Символ.
В среднеспелой группе среди испытанных сортов и гибридов нетемнеюшую мякоть сырого и вареного клубня имел только сорт Revenu, слаботемнеющую - сорт местной селекции Владикавказский. В среднепоздней и поздней группах спелости нетемнеюшую мякоть в сыром виде и вареном состоянии имел сорт Uran. Слабо темнеет мякоть сырого клубня у сортов Amex и Синюха.
Если говорить о потемнении клубней в сыром и вареном состоянии при выращивании сортов и гибридов картофеля в разных почвенноклиматических условиях, то в течение многих лет испытания нам не удалось установить строгой закономерности в изменении этого признака в зональном отношении. Здесь, по-видимому, играют роль сочетание природных факторов, влияющих на развитие растения картофеля, формирование урожая и качество клубня. Можно отметить, что мякоть части сортов, выращиваемых в плоскостных условиях, склонна к большему потемнению, особенно в сыром виде в сравнении с горными условиями (Andra, Пригожий- 2, Свитанок киевский, Юбилейный Осетии). У части сортов замечено более сильное потемнение мякоти сырого клубня при выращивании их в горных условиях (Брянский ранний, Резерв, Синюха). Особой, резкой разницы в потемнении мякоти клубня в вареном состоянии при выращивании их в разных зонах не замечено.
Подводя итог по изучению картофеля в горной зоне РСО - Алания, можно отметить следующее:
1. По продуктивности, товарности урожая и средней массе товарного клубня в горной зоне выделены, как самые пластичные, среднеранний канадский сорт Avon и среднепоздний украинский сорт Карпатский. Выделяются по этим же признакам в лесостепной, предгорной и горной зонах ранний отечественный Седов, среднеранние Волжанин, Детскосельский, Невский и Смачный, среднеспелые Луговской и Annet, среднепоздние Лошицкий и Schwalbe.
2. По продуктивности, массовой доли крахмала и сухого вещества в клубне, среди ранних сортов спелости следует выделить: Агра, Ada, Брянский ранний, Гарт, Dorisa, гибрид местной селекции С 233/70. В среднеранней группе - Avon, Adretta, Владикавказский, Волжанин, гибрид ВНИИКХ 733-65, немецкий гибрид 71.17/6№В, Детскосельский, Невский, Свитанок киевский, Смачный, Юбилейный Осетии. В среднеспелой - голландский Agria, французский Arjo, западногерманский Annet, Бронницкий, Ленинградский, Литовской, Столовый 19,Уральский. В среднепоздней и поздней группах - старонемецкий Aguila, Гибрид 390, Карпатский, Libana, Oda, американский Sасо, немецкие Mira (Ora) и Schwalbe.
3. По содержанию витамина С, сырого протеина и слаботемнеющей мякоти клубня в ранней группе спелости можно выделить: Московский ранний, Nella, английский Arran Komet. В среднеранней группе - Adretta, английский Arran Bard, Владикавказский, болгарский Надежда-25, Невский. В среднеспелой - Бронницкий, Гатчинский, Луговской, Svatana. В среднепоздней и поздней - польский Uran.
Созданная коллекция генетических источников в ГГАУ по картофелю показала, что не все сорта выдерживают испытания в горных условиях. За время изучения из коллекционного питомника были исключены многие сорта. Но из коллекции как исключали, так и дополняли её новыми сортами.
В результате пополнения ее новыми улучшенными образцами, отмечена тенденция к увеличению частоты генотипов с более высокими показателями селектируемых признаков. Основное внимание в селекционном процессе в условиях РСО-Алания уделяется продуктивности, скороспелости, жаро- и засухоустойчивости, иммунности к грибным, бактериальным и вирусным болезням.
Сформированы коллекции по следующим направлениям селекции:
- высокая полевая устойчивость к фитофторозу;
- иммунитет к вирусам;
- жаро- и засухоустойчивость;
- устойчивость к фузариозному увяданию и альтернариозу;
- повышенная крахмалистость клубней;
- высокая продуктивность и товарность картофеля;
- лежкость.
Работа по выведению новых форм картофеля ведется не с одним, а одновременно с несколькими видами, что позволяет сконцентрировать в гибридном материале гены, контролирующие различные хозяйственноценные признаки. Коллекция сортов с высокой полевой устойчивостью к фитофторозу, как по ботве, так и по клубням содержит 27 образцов, 4 - собственно по клубням. Важнейшим направлением развития селекции картофеля остается устойчивость к разным заболеваниям, что особенно актуально в современных условиях, при постоянно возрастающей вредоносности большинства патогенов, появления новых рас и штаммов и формирования резистентных форм к фунгицидам.
Исходя из этого, в селекционных программах предусматривается сочетание различных типов устойчивости в создаваемых сортах - иммунитет, сверхчувствительность, толерантность, полевая устойчивость в зависимости от болезни, используемых генисточников устойчивости и возможности применения химических и биологических средств защиты растений.
Роль инновационных технологий в получении миниклубней
В семеноводстве картофеля важным звеном является получение исходных здоровых клубней. Одним из приоритетных вопросов является совершенствование технологии ускоренного размножения оздоровленного материала в тепличных и полевых условиях. Размножение оздоровленных сортов и передача их в производство идут медленно. В связи с этим, необходимо применять методы ускоренного размножения, которые обеспечили бы в закрытом грунте высокие коэффициенты размножения. Поэтому дальнейшая селекционно-семеноводческая работа и размножение миниклубней перенесена в закрытый грунт (Овес Е.В. и др. 2003; 2014; 2015).
Переход растений из in vitro в in vivo всегда сопровождается некоторыми изменениями. В частности, большую роль играет приживаемость пробирочных растений в почву. Анализируя результаты исследований, мы можем отметить, что растения in vitro различных сортов картофеля обеспечивали высокую приживаемость в почве горшечной культуры. Максимальную приживаемость в горшечной культуре обеспечивал сорт Жуковский ранний: в среднем 96-100%. Не намного ему уступал сорт Голубизна - 92-98%. Наибольшее количество выпавших растений нами отмечено при высадке растений in vitro в грунт по тем же сортам. Но здесь тоже можно отметить приоритет сорта Жуковский ранний, который обеспечил 86% приживших растений, а сорт Г олубизна 80%.
Результатами исследований установлено, что приживаемость пробирочных растений в тепличных условиях была максимальной по обоим сортам, а в открытом грунте она была минимальной. Растения, высаженные по типу рассады, также обеспечивали максимальную приживаемость и высокий выход растений на единицу площади (табл. 15).
В результате четырёхлетних исследований, проведенных по трем комбинациям посадки меристемных растений сортов Жуковский ранний и Голубизна, установлено, что по 2-му варианту рост картофеля начинается на 2-3 дня раньше других. Следует отметить, что по варианту 2 растения прямо с землей, в связи с чем, приживаемость осуществлялась значительно быстрее, по сравнению с 3-м вариантом опыта. Фазы цветения и клубнеобразования также наступали на 4-5 дней раньше, что заметно улучшал ход накопления биологического урожая. Температура воздуха и почвы (+18-22оС), отмеченная в июне - начале июля, также положительно сказалась на продуктивности растений со второго варианта.
Самый высокий рост растений картофеля сорта Жуковский ранний - 76,9 см, сорта Голубизна - 84,1 см обеспечил максимальную массу ботвы (г/куст) в первом варианте, соответственно 355,6 и 428,1 г (рис. 20; приложение 15). За весь период исследований практически не выявлены растения, поражённые болезнями.
Только по второму опыту в 2013 году, некоторые растения изредко были поражены фитофторой. Это не влияло на формирование урожая по сорту Жуковский ранний. За вегетационный период не выявлено ни одного пораженного вирусами растения, полученного на основе апикальной меристемы. Растения всех изучаемых сортов и вариантов были свободны от вирусов даже при определении скрытых форм методом ИФА.
Результаты исследований свидетельствуют о том, что наиболее урожайными являются растения картофеля, высаженные в грунт из горшков (вариант 2). Здесь было выявлено максимальное количество крупных и средних клубней (по сорту Жуковский ранний 6,6; 5,3 шт., по сорту Голубизна 4,6; 3,9 шт).
Выше оказалась и масса клубней на один куст 470,6 и 372,5 г/куст, в среднем за весь период исследований. Сорт Жуковский ранний по показателям: общее количество клубней, количество крупных клубней и их масса в граммах на куст оказался самом лучшем положении.
Между содержанием в клубнях крахмала и сухого вещества существует корреляционная связь, которая была установлена многими авторами. Доказано, с повышением крахмала растет и содержание сухих веществ. Анализируя урожайность и качество показателей клубней (рис.21; Приложение 16), можно отчетливо проследить разницу в продуктивности. Она максимальной была по 2-му варианту растения, высаженные в грунт по типу рассады и составила 22 т/га по сорту Жуковский ранний. Самая низкая урожайность отмечена по 1-му варианту Жуковский ранний - 9,36 т/га, Голубизна - 6,2 т/га. Это на 15,34 и 13,0 т/га ниже аналогичных данных, полученных по второму варианту.
По качеству урожая (содержание крахмала, витамина «С», сухого вещества) отличия по вариантам несущественны. Показатели качества были лучше по сорту Голубизна, а урожайность выше у сорта Жуковский ранний.
Установленно, что по элементам структуры урожая в годы проведения исследований существенных изменений не выявлено. Различие наблюдалось только по сортам и вариантам опытов. Максимальную массу клубней из пересчете на 1 куст сформировал сорт Жуковский ранний в 2010 и 2012 гг. - 490,5 и 496,6 г/куст, соответственно. Урожайные данные 2011 и 2013 годов им уступали, но значения были в пределах наименьшей существенной разности. Эта тенденция сохранилась также и по сорту Голубизна, за исключением накопления массы ботвы и клубней. По высоте растений и количеству сформировавшихся клубней выделился сорт Жуковский ранний. Обратная тенденция по накоплению крахмала, сухого вещества и витамина «С» отмечена по сорту Голубизна, который обеспечивал более высокие результаты по данным показателям. Превышение над сортом Жуковский ранний составило -3,1% по крахмалу, 2,8% по сухому веществу и 1,9 по витамину «С».
Таким образом, можно отметить, что оптимальное количество миниклубней с максимальной массой на один куст, а также и общее количество биологического урожая с единицы площади обеспечивал вариант с высадкой меристемных растений по типу рассады (сначала в горшки, затем в грунт).
Содержание нитратов в клубнях в зависимости от использования сидератов и сортов картофеля в условиях горной зоны ЮОР
Потенциальную опасность для здоровья человека представляет потребление продуктов питания с повышенным содержанием нитратов. Использование азотных удобрений усиливает процесс нитрификации в почве. Азотные удобрения, действуют двояко, с одной стороны увеличивают содержание общего белка в клубнях картофеля, а с другой стороны накапливают и небелковый азот в форме нитратов и нитритов. Попадая вместе с пищей в организм человека и животных, нитраты, восстанавливаются под действием некоторых видов кишечных бактерий до нитритов, при этом нарушаются физиологические процессы (прекращается перенос кислорода к тканям), что может приводить к тяжелым заболеваниям. Нитриты - первая фаза восстановления, в 10 раз опаснее нитратов, т. к. вступая в реакцию с вторичными аминами образуют нитрозоамины, вызывающие раковые заболевания (Алексеев Ю.В., 1978; Heisfer E et al. 1973; Mc Dole R.E., Mc Master G.M., 1978; Gisiason J., 1984).
Имеются стандарты допустимого содержания нитратов в питьевой воде, продуктах питания и кормах для животных разработанные и утвержденные учеными многих стран мира. В странах Европейского рынка стандартом для содержания азота является 300 мг% нитратов в овощах (Церлинг В.В., 1979).
Министерство здравоохранения СССР в 1982 году опубликовало сроком на 2 года временные нормативы (№117-11) содержания нитратов в растительных пищевых продуктах, указав предельно-допустимые концентрации нитратов в пищевом картофеле в количестве 80 мг/кг сырого веса, для кормового - 300мг/кг. А с 1998 г; в соответствии с распоряжением Главного государственного врача СССР, для продовольственного картофеля ввели показатель ПДК нитратов в целом по стране - 250 мг/кг в сырых клубнях.
Сейчас предельно допустимые концентрации нитратов в пишевой продукции регламентируются Техническим Регламентом Таможенного союза «О безопастности пищевой продукции» (ТРТС о21/2011). Согласно данному нормативно-техническому документу допустимый уровень ниратов в картофеле 250 мг/кг.
Для правильного научного обоснования использования азота из почвы и удобрений необходимо исследовать способность возделываемых сортов картофеля поглощать различные формы азота и эффективно использовать их для синтеза органических веществ.
М. Веселовский, Е. Бойкова (1973) и М.Э. Ярван (1980) указывают на значительное влияние биологических особенностей сорта картофеля в накоплении того или иного количества нитратов в клубнях.
Это подтверждается и исследованиями американского ученого (Heisfer E, 1973) c различными сортами. При внесении 25т навоза + N120P40K80 У сорта Соскива обнаружено нитратов 196,8 мг/кг сырой массы, у сорта Бланик при аналогичных условиях - на 90 мг меньше.
Одной из серьезных причин, влияющих на накопление нитратов в клубнях картофеля, являются применение азотных удобрений, не сбалансированных с калийными и фосфорными удобрениями (Алексеев Ю.В., 1978; Nitsch, Klein, 1983; Коршунов А.В., 1992; Осетрова Н.М., 1999).
Помимо нарушения режима питания, на накопление окисленных форм азота в растительной продукции существенное влияние оказывают агротехнические и природно-климатические условия (освещенность, температурный режим, почвенные разности и т. д.) (Б.Г. Хвощева, 1979; P.O. Fritz, 1977; B. Geyer, 1978; L.A. Carlicr, A. P.Andries, 1978; R. Peters 1990),.
Американские ученые Mc R.E. Dole, Mc G.M. Master (1978), изучавшие разницу в уровнях нитратов, между очищенными и неочищенными клубнями, пришли к выводу, что в неочищенных клубнях их содержится приблизительно на 30% выше. Резкое увеличение содержания нитратов в клубнях явилось, по их мнению, из-за внесения повышенных доз азотных удобрений в условиях недостаточного орошения, причем наблюдается устойчивая корреляция. Исследователи полагают, что оптимальное увлажнение почвы, в период вегетации, в условиях больших доз азота приобретает решающее значение, так как высокое накопление нитратов объясняется водным стрессом (недостатком воды).
Исследованиями В.Т. Мальцева (1975), П.Я. Семенова (1977) установлено, что при увеличении фосфорно-калийного питания над азотом, наблюдается снижением концентрации нитратов в клубнях картофеля.
В литературе пока еще недостаточно сведений о влиянии агроприемов на содержание нитратов в клубнях различных сортов картофеля. Публикации о действии сидеральных культур, в контрастных почвенно-климатических условиях разрознены и недостаточны. А в условиях Республики Южная Осетия влияние сидеральных культур на урожай и качество клубней новых и перспективных сортов картофеля Российской и зарубежной селекции изучаются впервые.
Как видно из данных (рис. 29; Приложение 25), все изучаемые сорта в среднем за годы исследований накопили нитратов примерно в 2-3 раза меньше предельно допустимой нормы. В контрольном варианте, из-за внесенных низких стартовых норм минеральных удобрений, все изучаемые сорта накапливали минимальное количество нитратов. Ипытываемые сидеральные культуры сформировали почти одинаковое количество органической массы, и их разложение шло по одной схеме. На наш взгляд, это способствовало формированию одинаковой концентации нитратов в клубнях с несущественными откланениями.
По сортам тоже существенных изменений по накоплению нитратов в клубнях новых и перспективных сортов картофеля в горных условиях РЮО не отмечено.