Содержание к диссертации
Введение
Глава І. Особенности возделывания груши и факторы, влияющие на адаптивность и урожайность растений (обзор литературы)
1-1. Биологические особенности культуры груши 6
1.2. Адаптивный потенциал плодовых растений и агротехнические методы повышения их устойчивости к неблагоприятным факторам среды 12
1.3. Роль макро- и микроэлементов в обменных процессах у растении 20
1.4. Регуляторы роста и индукторы устойчивости растений 30
1.5. Основные методы оценки функционального состояния растений и эффективности воздействия агротехнических приемов 37
Глава 2. Цель, задачи, условия, объекты и методика проведения исследований
2.1. Цель и задачи исследований 43
2.2. Природно-климатические условия 44
2.3. Объекты исследований 49
2.4. Методика проведения исследований 55
Результаты исследований и их обсуждение
Глава 3. Влияние внекорневых подкормок макро- и микроэлементами на устойчивость растений груши
3.1. Основные типы повреждений растений груши в питомнике и плодоносящем саду при воздействии негативных погодных условий в годичном цикле развития 60
3.1.1. Повреждающие факторы осеннего, зимнего и весеннего периодов и типы повреждений растений груши 60
3.1.2. Повреждающие факторы вегетационного периода и типы повреждений растений груши 75
3.2 Влияние внекорневых подкормок на устойчивость растений груши к неблагоприятным погодным условиям 80
Глава 4. Влияние внекорневых подкормок на биометрические показатели и формирование урожая растений груши 90
Глава 5. Разработка схемы внекорневых подкормок с целью повышения неспецифической устойчивости и урожайности груши 102
Глава 6. Экономическая эффективность применения схемы внекорневых подкормок груши 117
Выводы 120
Рекомендации производству и научным учреждениям 121
Список использованной литературы 122
- Адаптивный потенциал плодовых растений и агротехнические методы повышения их устойчивости к неблагоприятным факторам среды
- Повреждающие факторы осеннего, зимнего и весеннего периодов и типы повреждений растений груши
- Влияние внекорневых подкормок на устойчивость растений груши к неблагоприятным погодным условиям
- Разработка схемы внекорневых подкормок с целью повышения неспецифической устойчивости и урожайности груши
Введение к работе
Актуальность проблемы
Груша как плодовая культура играет важную роль в обеспечении населения свежими плодами. Она ценится за высокие вкусовые, диетические качества. Плоды груши являются источниками макро- и микроэлементов, биологически активных веществ, таких как арбутин, хлорогеновая кислота, таниды, что обусловливает их лечебно-профилактические свойства. В то же время, культура груши имеет недостаточный уровень устойчивости к воздействию неблагоприятных факторов абиотического и биотического характера, что не позволяет ей в полной мере реализовать свой производственный потенциал, вследствие этого в последние годы площади, занятые под насаждениями груши в средней зоне садоводства существенно сокращены. В связи с выше изложенным, особую актуальность приобретает поиск агротехнических приемов, позволяющих повысить устойчивость растений груши к воздействию негативных экологических факторов.
Известно, что значительное влияние на устойчивость растений к комплексу неблагоприятных факторов оказывает оптимальное обеспечение растений макро и микроэлементами. Помимо этого в настоящее время широкое распространение получили различные антистрессовые соединения. Они способны в крайне низких концентрациях регулировать активность метаболических процессов и усиливать собственную устойчивость растений.
Цель и задачи исследований
Целью настоящих исследований являлось совершенствование системы внекорневых подкормок для повышения устойчивости, урожайности и стабильности плодоношения насаждений груши в условиях ЦЧР.
В связи с этим решались следующие задачи:
осуществить мониторинг погодных условий и выявить стрессоры, наиболее опасные для насаждений груши в ЦЧР;
изучить влияние обработок иммунокорректорами и комплексами макро-и микроэлементов на прирост побегов, цветение, завязывание, урожайность и качество плодов и экологическую устойчивость растений груши;
определить эффективные иммунокорректоры и баковые смеси с комплексом макро- и микроэлементов, позволяющие снизить риск зимних повреждений и улучшить функциональное состояние растений груши;
установить оптимальные виды и кратность проведения подкормок в зависимости от функционального состояния и возраста растений;
разработать и испытать систему внекорневых подкормок, позволяющих повысить неспецифическую устойчивость и урожайность растений груши в условиях ЦЧР;
дать экономическую оценку эффективности системы внекорневых подкормок груши.
Научная новизна. Впервые в ЦЧР России проведена комплексная оценка эффективности внекорневых подкормок макро- и микроэлементами в сочетании иммунокорректорами в питомнике и плодоносящем саду груши. Выявлено положительное влияние внекорневых подкормок на функциональное состояние растений, их экологическую устойчивость, урожайность. Установлены наиболее эффективные иммунокорректоры и баковые смеси. Усовершенствованы системы внекорневых подкормок растений груши в питомнике и плодоносящем саду.
Практическая значимость исследований, разработанная система внекорневых подкормок макро- микроэлементами в сочетании с иммунокорректорами позволяет повысить экологическую устойчивость растений груши, снизить риск зимних повреждений тканей на 18-23%, повысить урожайность на 15 - 60% ( в зависимости от степени стрессорности погодных условий года), качество плодов на 17,5% (в среднем по сортам) и уровень рентабельности производства плодов груши на 47%.
Апробация работы. Основные материалы исследований доложены на конференции «Современный мир, природа и человек «Естествознание и гуманизм» (Томск, 2007); научно-практической конференции «Научно-практические достижения и инновационные пути развития производства продукции садоводства для улучшения структуры питания и здоровья человека» (Мичуринск, 2008); международной научно-практической конференции «Достижения науки и инновации в садоводстве» (Мичуринск, 2009); 2-ой международной телеконференции «Фундаментальные науки и практика» (Томск, 2010), 63-й научно-практической конференции студентов и аспирантов МичГАУ (Мичуринск, 2011), изложены в научных статьях, а также доложены и обсуждены на заседаниях Учёного совета ВНИИС им. И.В. Мичурина (2006-2011 гг.).
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 142 страницах машинописного текста, состоит из введения, 6 глав, выводов, рекомендаций производству, содержит 16 таблиц и 45 рисунков. Список использованной литературы включает 252 источника, в том числе 50 на иностранном языке.
Адаптивный потенциал плодовых растений и агротехнические методы повышения их устойчивости к неблагоприятным факторам среды
Эффективность возделывания сортов груши определяется их приспособленностью к условиям окружающей среды. Плодовые растения вследствие стрессового воздействия внешней среды могут реализовать всего 15-30% потенциальной продуктивности (Жученко, 1988; Weiser, 1982). У сортов различных культур степень проявления признака устойчивости к неблагоприятным воздействиям окружающей среды находится в зависимости от их генетики и условий произрастания.
Формирование среды происходит в результате действия постоянных метеорологических факторов - температуры и влажности воздуха, степень проявления которых зависит от влияния переменных - солнечного сияния, ветра, осадков и других явлений (Хаустович, Щербенев, 1999).
В России более 2/3 площадей всех земельных ресурсов находятся в зонах с очень сухими или очень холодными климатическими условиями (Жу-ченко, 2004), поэтому необходимо обеспечить основные адаптационные признаки сортов груши на максимальном уровне, чтобы высокие продуктивность и качество плодов как можно меньше зависели от капризов природы. Для этого в селекции нужно использовать дикие виды, т.к. в результате скрещивания одних и тех же сортов, со временем происходит значительное сужение генетической основы признака (Дьяков, 1971; Fogle, 1979).
В последнее время становятся актуальными проблемы воздействия на состояние растений низких температур после оттепелей в зимний период и летних засух (Кушниренко, 1968, 1975; Кичина, 1993, 1999; Баскакова, 1997; Савельев, 1998; Леонченко, 1999). Поэтому для груши, как для культуры с высокими требованиями к условиям обитания, важной проблемой является изучение устойчивости к негативным абиотическим воздействиям.
Зимостойкость
Одним из основных факторов лимитирующих распространение груши в промышленном и любительском садоводстве России является зимостойкость. В понятие «зимостойкости», в соответствии со стандартной формулировкой, вкладывается устойчивость растений к сумме отрицательных факторов холодного времени года (вымерзание, выпревание, выпирание, иссушение, вымокание, ледяная корка) (Максимов, 1913; Туманов, 1969).
Груша - менее зимостойкая культура, чем яблоня. Предельными зимними температурами для европейских сортов являются морозы -26 ...-30С (Рыбаков, 1956; Венцкевич и др., 1957). К наиболее зимостойким западноевропейским сортам относятся Лесная красавица, Любимица Клаппа, Бере Ли-геля, Оливье де Серр, Скороспелка из Треву (Милешко, 1956; Каранян, 1964; Душутина, 1979; Яковлев, 1992).
Наиболее опасными для плодовых насаждений являются суровые зимы с сильными морозами, приносящими большой ущерб садоводству России. При этом в последнее время стали наблюдаться аномально теплые зимы с резкими перепадами температур, происходит усиление воздействия и повторяемости поздневесенних заморозков. Все это приводит к снижению процессов жизнедеятельности растения, т.к. у него уменьшается эффективность энергетического обмена (Вартапетян, 1996; Геринг, 1981). Следовательно, появляется необходимость выделения доноров устойчивости к зимам нового типа (Кичина, 1999; Савельев, 1998).
Так как на европейской части страны основная доля повреждений плодовых растений приходится на поражение морозом, на что указывалось выше, ряд авторов (Соловьева, 1967; Седов, 1973; Тюрина, 1975; Кичина, 1993 и др.) выделяет понятие «морозостойкости», которое характеризует степень устойчивости растений к низким отрицательным температурам в зимний период. Разработанная в трудах В. Браерли (1947), С. Сташнова (1972, 1973) концепция компонентов зимостойкости получила дальнейшее развитие в исследованиях отечественных ученых (Тюрина, 1976; Смагина, 1978; Тюрина, Гоголева, 1978; Кичина, 1993, 1999; Савельев, 1998 и др.).
В определенной степени зимостойкость зависит от физиологического состояния растения, количества запасных питательных веществ, их обмена, оводненности тканей, прохождения фаз закаливания, периода покоя и других факторов (Соловьева, 1967). Наиболее уязвимым местом у семечковых в зимний период является кора штамба и развилок ветвей, т.к. эти части дерева располагаются над снеговым покровом (в наименее благоприятной зоне) и часто подмерзают (Кузьменко, 1988; Красова, 1992; Ульянищева, 1992; Рылов, 1996), при этом ткани приобретают бурую окраску. У груши побурение тканей вызывается превращениями крахмала и накоплением дубильных веществ (Туманов, 1940; Соловьева, 1967).
Скорость восстановления поврежденных тканей у груши достаточно высока, превышает таковую у яблони и имеет несколько другую природу (Соловьева, 1967, 1988). У груши этот процесс идет благодаря деятельности камбия, а у яблони задействованы апикальная меристема, сердцевинные лучи и древесная паренхима (Лобанов, 1960а; Ефимова 1996).
До недавнего времени наиболее распространенным являлся полевой метод оценки зимостойкости, однако он не в. полной мере удовлетворяет селекционеров (Смагина, 1978; Тюрина, 1975, 1976). Полностью изучить устойчивость сорта к неблагоприятным условиям зимы можно лабораторным методом, моделируя повреждающие факторы в контролируемых условиях (Strong, Stushnoff, 1975; Савельев, 1998).
В результате исследований, проведенных различными учеными (Кичина, 1999; Тюрина, 1978; Stushnoff, 1972; Quamme, 1978; и др.), установлены температурные пределы устойчивости различных тканей, вегетативных и генеративных органов растений к морозам.
Другим важным хозяйственно-биологическим признаком, непосредственно сказывающимся на величине и качестве урожая, является устойчивость цветков и завязей к весенним заморозкам (Соловьева, 1967, 1988; Вартапе-тян, 1996; Ефимова, 1996).
Из всего видового многообразия рода Pyrus Е., только P.ussuriensis Maxim, способен выдерживать температуры до -56С (Васильченко, 1957). Впервые ИіВ.Мичурин включил этот вид в селекционный процесс, а затем и другие ученые использовали его в своей селекционной работе (Седов, 1973; Казакова, 1978; Порфирьев, 1978 и др.). Жаро- и засухоустойчивость
В условиях недостатки влаги очень важно выращивать высокопродуктивные, засухоустойчивые сорта. При недостаточной водообеспеченности и высокой температуре такие растения развиваются и плодоносят лучше, чем незасухоустойчивые, легче приспосабливаются к засухе и меньше от нее страдают (Кушниренко, 1975). Засуха причиняет растениям большой вред, вызывая ряд отклонений в процессах их роста и развития, при этом степень ее воздействия пропорциональна изменениям роста (Пустовойтова, 1978; Генкель, 1982; Веретенников, 1987).
Согласно определению П.А. Генкеля (1982), засухоустойчивыми можно считать растения, которые способны в процессе онтогенеза приспосабливаться к действию засухи и осуществлять в таких условиях нормальный рост, развитие и воспроизведение, благодаря свойствам, приобретенным в процессе филогенеза под воздействием среды произрастания и естественного отбора.
Ответная реакция растений на засушливые условия различна и зависит от культуры и сорта, так по мнению М.Д. Кушниренко (1967) у них в процессе эволюции выработалось три типа адаптации к засухе. Ярким представителем первого типа является слива. У этой группы растений листья отличаются высокими водоудерживающими силами, пониженной интенсивностью транспирации и невысоким осмотическим давлением в засушливый период. У представителей второй группы при засухе происходит повышение концентрации осмотически активных веществ, в листьях преобладают сахароза, ге-мицеллюлоза, крахмал, мало белкового азота. К этому типу относят яблоню и грушу. В третий входят персик и плодовые культуры, обладающие повышенной осмотической активностью листьев и высокой способностью связывать воду белками.
Неодинаково реагируют на водный дефицит виды и сорта в процессе онтогенеза. П.А. Генкель (1982) на основе критерия репродуктивной выживаемости делит плодовые на две группы, У представителей одной группы (терн, слива, алыча) в засушливый период происходит отток воды от генеративных к вегетативным органам, что провоцирует потерю урожая. Груша и персик, относящиеся к другой группе, отличаются глубоким залеганием корневой системы с высоким уровнем всасывающей активности, что способствует обеспечению репродуктивной функции. Ответную реакцию различных видов растений на повышение температуры изучали ряд отечественных и зарубежных исследователей (Пустовойтова, 1978; Кушниренко, 1975).
Штоккер и Росс (Stocker, Ross, 1956) выделяют две фазы реакции растений на засуху: фаза реакции и фаза реституции (восстановления). На растение, наравне с недостатком воды во время засухи, может оказывать отрицательное воздействие и высокая температура, часто сопровождающаяся атмосферной и почвенной засухами. Поэтому, согласно представлениям комплексного характера засухоустойчивости, выделяют два понятия: засухоустойчивость в узком смысле (способность растений выдерживать обезвоживание) и жароустойчивость (способность выдерживать высокие температуры) (Генкель, 1982).
Повреждающие факторы осеннего, зимнего и весеннего периодов и типы повреждений растений груши
За время исследований (2006-2010гг.) условия осеннего, зимнего и весеннего периода были различны. К благоприятным следует отнести условия 2007/2008 гг. и 2008/2009" гг., к экстремальным - 2009/2010 гг., водно-температурный режим октября 2006 - января 2007 гг. был благоприятным для растений груши, однако в феврале-апреле 2007 г. наблюдалось воздействие различных повреждающих факторов: Известно, что степень риска зимних повреждений растений определяется уровнем стрессорности предшествующего вегетационного периода. Помимо этого многолетние растения накапливают негативные последствия воздействия стрессоров за весь период их жизни (Гудковский, Каширская, Цуканова, 2000; Каширская, Цуканова, 2006; Цуканова, 2006).
В связи с этим, одной из основных причин значительных повреждений растений груши в зимний период 2006/2007 гг. было их ослабленное состояние. Насаждения груши сильно пострадали в 2006 году от низких температур, в частности, молодые деревья (2-5 лет) вымерзли по уровень снега. У плодоносящих деревьев сильно подмерзла плодовая древесина, была повреждена кора штамбов и основания скелетных ветвей. Практически у всех сортов был поврежден однолетний прирост - кора, камбий, сердцевинные лучи, древесина и сердцевина (на 3- 4 балла). Вследствие массовых низкотемпературных повреждений генеративной сферы у всех исследуемых сортов урожай в 2006 г. отсутствовал или был крайне низкий. В то же время, данное обстоятельство способствовало восстановлению функциональной активности растений, однако полного восстановления не произошло — средневегетационная фотосинтетическая активность листьев по показателю Fv/Fm составила 0,65 — 0,68 отн. ед. (в зависимости от сорта), что на 20-25% ниже оптимальных значений.
Основными повреждающими факторами осеннего периода 2006 г. и зимнего периода 2006/2007 гг. были резкие понижения температуры воздуха после длительных глубоких оттепелей. Подобные явления наблюдались в ноябре, декабре, январе и феврале. Так, первое значительное понижение температуры отмечено в первой декаде ноября (до -Ю...-15С), затем после длительного теплого периода в декабре, который длился практически всю первую и вторую декады, а температура воздуха достигала +10...+11С, 20 декабря произошло понижение температуры до ...-18...-20С. Это очень негативно отразилось на состоянии растений. В конце января после очередной оттепели, когда температура воздуха колебалась в пределах 0С - +5С, произошло следующее резкое похолодание - температура воздуха снизилась до -20,9С, затем, после 12 оттепельных дней в феврале последовало второе понижение температуры воздуха до -25С (рис. 6.). Все вышеуказанное спровоцировало возникновение повреждений тканей растений груши.
С целью оценки степени поврежденности нами был проведен гистологический анализ вегетативных и генеративных тканей растений груши.
Гистологическая оценка поврежденности тканей показала, что как тип, так и степень повреждения различалась в зависимости от сорта и местоположения растений (табл. 2-5).
По-видимому, это связано с более ослабленным состоянием данных растений вследствие воздействия стрессоров в предшествующие периоды (зима 2005/2006 гг. и вегетационный сезон 2006 г.) и более низкими температурами воздуха в периоды похолодания в январе-феврале 2007 г.
Наибольшие повреждения как тканей почек, так и тканей однолетних и двухлетних ветвей отмечены у сорта Августовская роса, наименее поврежден был сорт Январская. Одним из факторов, обусловивших степень повреждения сорта Августовская роса, является значительная нагрузка урожаем данных растений в 2006 г., тогда как урожай на сорте Январская был на 30-40% ниже.
Исследования выявили различия по степени поврежденности тканей (рис. 8, 9). Так, наиболее поврежденными тканями ветвей были проводящие ткани - флоэма и ксилема - средний балл подмерзания 1,3; подмерзло на 2 балла - 3,2% тканей в среднем по всем изучаемым растениям и 13,2% тканей - на 1 балл.
Менее поврежденной тканью был камбий — повреждения в основном не превышали 1 балла. Только у растений груши сортов Августовская роса и Памяти Яковлева, расположенных на пониженном участке, обнаружены единичные участки камбиального слоя со степенью повреждения 2 балла.
Доля ткани, поврежденной на 1 балл, не превышал 7 % (у сорта Августовская роса) от просмотренных срезов. Повреждения тканей сердцевины были единичные, и степень повреждения не превышала 1 балла.
Следует отметить, что ткани с подобными повреждениями (особенно ксилемы и флоэмы) достаточно быстро восстанавливаются при благоприятных условиях весеннего периода (оптимальная влажность почвы и минеральное питание).
Анализ повреждений тканей генеративных и вегетативных почек показал, что наиболее сильно повреждаются ткани, расположенные в основании почки и в зоне прикрепления к ветви. Данный тип повреждения генеративных почек впоследствии может вызвать осыпание завязи. Подобные повреждения получили от 6 до 22 % почек (в зависимости от сорта) у растений, расположенных на возвышенном участке и до 40% почек (у сорта Августовская роса) у растений, расположенных в низине, причем до 15% почек имели степень повреждения до 3-4 баллов.
Не меньшую опасность представляют и повреждения зачатков цветков. Данный тип повреждения может спровоцировать уродливость плодов или (при сильной степени повреждения - до 4 баллов) гибель цветка. Зимой 2006/2007 гг. подобные повреждения были обнаружены у 8-15% почек (из каждых 100 просмотренных) на сорте Августовская роса. Степень повреждения в значительной степени варьировала как по сортам, так и в зависимости от местоположения растений (табл. 1,2).
Условия зимы 2007/2008 гг. были в целом благоприятны для растений груши. Практически отсутствовали резкие суточные перепады температуры воздуха. Не наблюдалось длительного понижения или повышения температур до экстремальных значений. В периоды, когда температура опускалась до -15.. .-25С, имелся достаточный уровень снежного покрова (рис. 10).
Гистологический мониторинг состояния тканей растений в насаждениях ВНИИС им. И.В. Мичурина у сортов Августовская роса, Памяти Яковлева, Январская в период с декабря 2007 г. по май 2008 г. не выявил существенных повреждений.
В то же время, длительный теплый период третьей декады февраля спровоцировал существенную активизацию обменных процессов в тканях растений. На основании проведенных анализов установлено, что активность фермента каталазы в хлорофиллсодержащих тканях возросла во всех вариантах опытов. Следует отметить, что набольшие различия по степени активности наблюдались в зависимости от сорта. Так, по данным Е.М. Цукановой, наибольшая активность фермента каталазы отмечена у сорта Августовская роса (до 0,5-0,6 ед. акт); наименьшая — у сорта Январская (не выше 0,38 ед. акт.)
Подобный уровень активности фермента в хлорофиллсодержащих тканях груши характерен для конца марта — начала апреля (Цуканова, 2006).
Помимо этого, в этот период отмечено активное деление клеток в камбиальном слое, особенно у сорта Памяти Яковлева, где количество делящихся клеток в поле зрения микроскопа превышало 45%. Самый низкий показатель деления клеток в камбиальном слое выявлен у сорта Январская - не более 20% в поле зрения.
Высокий уровень облачности и влажности воздуха в марте обусловил безстрессовый выход растений из состояния вынужденного покоя и предотвратил появление ожоговых повреждений скелетных ветвей и штамбов, которые при условии высокого уровня инсоляции могли быть спровоцированы активным делением камбиальных клеток. Активность фермента в хлорофиллсодержащих тканях нормализовалась и была близка к оптимальным значениям.
Влияние внекорневых подкормок на устойчивость растений груши к неблагоприятным погодным условиям
С целью разработки системы повышения устойчивости растений груши к повреждающим факторам погодных условий нами в 2007 — 2010 гг. были проведены опыты по применению различных видов внекорневых подкормок в молодых и плодоносящих насаждениях ГНУ ВНИИС им. И.В. Мичурина и ФГУП «Мичуринское» Тамбовской области.
В основу разрабатываемой системы внекорневых подкормок были положены ранее проведенные исследования на яблоне (Каширская, Цуканова, 1999, 2006; Гудковский, Каширская, Цуканова, 2001, 2005; Трунов, 2003; Трунов, Грезнев, 2003, 2004; Гудковский, Цуканова, Ткачев, 2005, 2006 и др.) В изучение были включены следующие соединения: сера коллоидная монофакторно, иммунокорректор монофакторно; комплекс макро- и микроэлементов Мастер монофакторно; баковые смеси: сера + двукратная обработка иммунокорректором, сера+комплекс макро- и микроэлементов Мас-тер+ двукратная обработка иммунокорректором. В качестве иммунокоррек-тирующих соединений были испытаны эмистим, иммуноцитофит, лариксин, экост, мегафол. Эмистим, иммуноцитофит, лариксин позволяют индуцировать работу собственных защитных систем; экост, мегафол стимулируют работу обменных систем растительного организма и дополняют количество защитных соединений в организме, имея в своем составе макро- и микроэлементы, биологически активные соединения и аминокислоты.
Критериями оценки влияния иммунокорректоров были: степень повре-жденности тканей растений в осенне-зимний период и динамическая характеристика фотосинтетической активности листьев в вегетационный период.
Исследования, проведенные на молодых и плодоносящих растениях груши, показали неоднозначность реакции на применение различных иммунокорректоров. Так, применение в качестве корректора препаратов из группы собственно индукторов (эмистим, иммуноцитофит, лариксин) были более эффективны в питомнике и молодом не плодоносящем саду, тогда как препараты, имеющие в своем составе комплекс макро- и микроэлементов (экост, мегафол) показали наибольшую эффективность на плодоносящих деревьях (рис. 22-24). В определенной степени это может быть связано с тем, что обменные системы молодых растений более лабильны и направлены, в первую очередь, на ростовые процессы, тогда как у плодоносящих растений наиболее энергозатратными являются процессы формирования и роста плодов. Следовательно, помимо стимулирующих соединений им требуется «строительный материал» - макро- и микроэлементы, аминокислоты (которые входят в состав экоста и мегафола) (Ткачев, Цуканова, 2010).
Помимо этого, отмечены различия реакции на корректирующее воздействие в зависимости от фенофазы развития растений груши. Так, лучшими вариантами обработки в период начала вегетации («зеленый конус» у молодых растений и «зеленый конус» и «выдвижение соцветий» у плодоносящих) были эмистим и иммуноцитофит. Фотосинтетическая активность листьев в данных вариантах была, в среднем за годы исследований, 0,73-0,75 отн. ед. (в зависимости от сорта).
Затем, в течение всего периода вегетации, для молодых растений лучшие результаты были получены в вариантах, где в качестве иммунокорре-тора был использован иммуноцитофит — показатель фотосинтетической активности листьев в данных вариантах колебался в пределах 0,70-0,72 отн. ед. с плавным понижением его к третьей декаде августа до значений 0,60-0,62 отн. ед. В вариантах с использованием других иммунокорректоров получены аналогичные результаты, однако средневегетационное значение фотосинтетической активности листьев несколько ниже и составляет 0,66 -0,7 отн. ед. (в зависимости от сорта и вида иммунокорректора).
Исключение составили варианты с использованием в качестве индуктора препарата эмистим. В данном случае наблюдалось значительное (до 0,66 отн. ед.) снижение фотосинтетической активность в июле и аномальный рост ее (до 0,75 отн. ед.) в третьей декаде августа, тогда как оптимум для данного периода составляет 0,60 отн. ед. По данным Е.М: Цукановой (2007), подобное повышение фотосинтетической активности листьев в августе приводит к затягиванию ростовых процессов и усиливает риск зимних повреждений.
Следует отметить, что аналогичная реакция на применение эмистима отмечена и у плодоносящих растений.
Для плодоносящих растений выявлена необходимость чередования иммунокорреторов на протяжении вегетационного периода. Так, как указано выше, в начале вегетации наиболее эффективен был иммуноцитофит - фотосинтетическая активность в среднем за годы исследований колебалась в пределах 0,70-0,75 отн. ед. (в зависимости от сорта). Затем, в фенофазы «после цветения», «формирование и рост плодов» лучшие результаты были получены при использовании экоста или мегафола; в фенофазу «созревание плодов» лучшими вариантами обработок были комплексы с использованием мегафола (рис. 25-27). В данных вариантах динамика фотосинтетической активности листьев была близка к оптимальной и значения колебались в среднем за 2007-2009 гг. в пределах 0,68-0,72 отн. ед. в зависимости от сорта, тогда как у контрольных растений (без применения обработок) средневегетационная фотосинтетическая активность листьев не превышала 0,62 отн. ед. у сорта Январская и 0,66 отн. ед. у сорта Августовская роса.
В отличие от многих сортов яблони, применение иммунокорректоров (за исключением мегафола) после съема плодов у растений груши, давало слабый негативный эффект (рис. 28) - во всех случаях отмечено повышение фотосинтетической активности листьев к концу периода вегетации до значений 0,68-0,7 отн. ед.. Это неблагоприятно для растений так как стимуляция обменных процессов во время подготовки к периоду покоя приводила к затягиванию ростовых процессов, что в определенной степени ослабляет растения и усиливает риск зимних повреждений тканей.
Наши исследования поврежденности тканей растений груши в зимние периоды 2007/2010 гг. подтвердили данный вывод. Наиболее значимые различия были получены в зиму 2009/2010 гг., т.к. предшествующие зимние периоды были достаточно благоприятны для растений груши и поврежденность тканей даже в самом худшем варианте (с участием эмистима) не превышала 3-5% от площади среза, а степень повреждения была не выше 1 балла.
В зиму 2009/2010 гг. поврежденность тканей однолетних и двухлетних ветвей в вариантах, обработанных после съема плодов комплексами, содержащими эмистим, экост, лариксин или иммуноцитофит, была в 1,5-2 раза (в зависимости от варианта и вида иммунокорректора) выше, чем в вариантах, где применялась подкормка только макро- и микроэлементами без участия иммунокорретора ив 1,2-1,5 раза выше, чем в контроле без обработок (рис. 29). Аналогичная реакция наблюдалась и по степени поврежден-ности генеративных почек (табл. 8). Следует отметить, что существенных различий реакции на виды иммунокорректоров в зависимости от сорта не выявлено и наибольшее влияние на общую степень поврежденности тканей имела генотипически обусловленная устойчивость. Так, низкотемпературные повреждения тканей одно- и двухлетних ветвей в среднем по вариантам с участием иммунокорректоров у сорта Августовская роса составила 33-38 % ткани от площади среза, у сорта Памяти Яковлева — 20-25%, у сорта Январская 13-16%; в варианте с применением макро- и микроэлементов без участия иммунокорректоров — 9, 18 и 6% соответственно, а в контроле без обработок - 15, 30 и 10 % соответственно по сортам - т.е. независимо от сорта, общая тенденция реакции на обработки сохранялась.
По результатам исследований выявлено, что наиболее отзывчив на применение внекорневых подкормок, повышающих устойчивость, тканей к зимним стрессорам, сорт Августовская роса — поврежденность тканей в варианте обработки комплексом макро- и микроэлементов после съема плодов была в целом на 52% ниже, чем в контроле, тогда как у сортов Памяти Яковлева и Январская снижение поврежденности тканей не превышало 40%.
На основании проведенных исследований реакции функциональных систем растений груши на применение различных иммунокорректоров монофакторно и в сочетании с макро- и микроэлементами установлено:
- лучшими вариантами обработки в период начала вегетации были эмистим и иммуноцитофит независимо от возраста растений;
- в течение всего периода вегетации для молодых растений лучшие результаты были получены в вариантах, где в качестве иммунокорретора был использован иммуноцитофит; для плодоносящих растений - мегафол;
- применение иммунокорректоров (за исключением мегафола) после съема плодов вызывают нежелательную активизацию обменных процессов и снижают устойчивость растений к зимним стрессорам
Разработка схемы внекорневых подкормок с целью повышения неспецифической устойчивости и урожайности груши
Макро- и микроэлементы, являясь элементами питания, повышают ростовую активность, нормализуют обменные процессы и, как следствие, оказывают положительное влияние на развитие и продуктивность растений (Шу-руба, 1970, 1982; Тома, Рабинович, Великсар, 1980; Чекан, Балмуш, 1990; Чекан, 1998). Они усиливают действие, оказываемое основными питательными элементами на устойчивость растений, могут выступать как специфические и неспецифические регуляторы обмена веществ, принимают самое активное участие во многих жизненных процессах, происходящих в растениях на молекулярном уровне (Рубин, 1968).
С целью повышения устойчивости насаждений груши к воздействию неблагоприятных погодных факторов и-стабилизации-урожайности нами, на основании ранее проведенных исследований, были отобраны наиболее эффективные виды внекорневых подкормок и установлены сроки их применения. В частности, выявлено, что для плодоносящих насаждений перспективны иммуноцитофит в начале вегетации и мегафол в течение всего периода вегетации, наиболее эффективные баковые смеси - сера+мегафол+мастер и сера+иммуноцитофит+мастер. Данные соединения положительно влияли на функциональное состояние растений груши и урожайность.
Полученные результаты позволили разработать схему применения различных соединений.
Для испытания предполагаемой схемы внекорневых подкормок в 2009 году были заложены полевые опыты в насаждениях груши ГНУ ВНИИС им. И.В. Мичурина Россельхозакадемии и в производственных условиях в ОАО «Агроном» Липецкой области.
Изучение проводили в насаждениях ВНИИС им. И.В. Мичурина Россельхозакадемии на сортах Памяти Яковлева, Августовская роса и Январская (1999 т.п.); в насаждениях ОАО «Агроном» Липецкой области на сортах Памяти Яковлева, Осенняя Яковлева и Скороспелка из Мичуринска (1993 т.п.).
В изучение включены 2 схемы внекорневых подкормок — хозяйственная и опытная, разработанная на основе результатов исследований. Контролем служили растения без подкормок.
Во избежание дополнительных затрат применение внекорневых подкормок было совмещено с защитными мероприятиями.
Критериями оценки эффективности разрабатываемой схемы внекорневых подкормок были величина прироста, урожай и качество плодов, т.к. они являются основными показателями эффективности любого агроприема для плодовых растений. Устойчивость растений к воздействию неблагоприятных факторов среды в период вегетации оценивали по величине средневегетаци-онной фотосинтетической активности листьев (Fv/Fm) в сочетании со сред-невегетационным показателем дисперсии Fv/Fm в пределах одного растения, т.к. вышеуказанные величины являются интегральным критерием оценки функционального состояния растений (Цуканова, 2002, 2007).
Погодные условия вегетационных сезонов 2009 и 2010 годов значительно различались между собой. Вегетационный период 2009 г. был достаточно благоприятным для растений груши: среднесуточная температура воздуха, несмотря на значительные колебания, не существенно отличалась от среднемноголетних значений; количество осадков только в июне в 2,5 раза превысило среднемноголетние, а в остальные месяцы, также, было близко к среднемноголетним значениям (рис. 35).
Вегетационный период 2010 г. был экстремальным для плодовых растений, и, в том числе, для растений груши: среднесуточная температура воздуха, особенно со второй декады июня по третью декаду августа, почти вдвое превышала среднемноголетние значения, тогда как сумма осадков за этот период составила 33,9 мм в сравнении со 146,6 мм по среднемноголетним значениям (рис. 36).
Данное обстоятельство позволило более корректно оценить эффективность опытной системы внекорневых подкормок на фоне различных погодных условий - достаточно благоприятных и экстремальных.
Анализ полученных результатов выявил положительное влияние опытной системы внекорневых подкормок на биометрические показатели и функциональное состояние растений груши. Отмечены сортовые различия по отзывчивости на применение обработок. Так, в насаждениях ГНУ ВНИИС им. И.В. Мичурина у сорта Августовская роса величина прироста в опытном варианте в 2009 г. была на 24,4% больше, чем в контроле и на 18,2% - чем в варианте с применением хозяйственной системы внекорневых подкормок, тогда как у сорта Январская превышение составило 15% и 7,6% соответственно (табл. 14).
Несколько менее эффективны были внекорневые подкормки в насаждениях ОАО «Агроном» Липецкой области — различия по величине прироста с контрольными растениями в 2009 г. составили 18,6-19,8% в опытном варианте и 8,6-9,1% при применении хозяйственной системы, внекорневых подкормок. Следует отметить, что в данном насаждении сортовые различия тоже были несколько сглажены, в отличие от более молодых насаждений ВНИИС им. И.В. Мичурина (табл. 14).
Более значимый эффект применения внекорневых подкормок отмечен в 2010 г., когда экстремальные погодные условия вызвали значительное ослаб 107 ление растений груши. В связи с этим величина прироста у контрольных растений была на 25-32% (в зависимости от сорта и насаждения) ниже, чем в 2009 г. В то же время, влияние применения внекорневых подкормок, как в опытном варианте, так и в варианте с применением хозяйственной системы было более значимым — превышение контроля было на 5-7% больше, чем в 2009 г. (табл. 14).
Аналогичная реакция растений на внекорневые подкормки выявлена и по показателю фотосинтетической активности листьев. Выявлено, что сред-невегетационный показатель Fv/Fm по всем исследуемым сортам в варианте с применением опытной системы подкормок был близок к оптимальным значениям (оптимум для растений груши, по данным EJVL Цукановой (2007), составляет 0,76 отн. ед.) и составил 0,72-0,75 отн.ед. (в зависимости от сорта), что на 20-23% превышало данный показатель у контрольных растений. Следует отметить низкую величину дисперсии показателя в пределах одного растения, что указывало на достаточно высокий уровень стабильности функционального состояния (рис. 37).
В 2010 г. средневегетационный показатель фотосинтетической активности листьев по всем сортам был на 15-20% ниже, чем в 2009, что указывало на значительное ослабление растений, и составил 0,56 отн. ед. (в среднем по всем изученным сортам). Внекорневые подкормки должны были повысить защитные свойства растений и, в определенной степени; стабилизировать их состояние. Значения средневегетационного показателя фотосинтетической активности листьев сорта Августовская роса в насаждениях BFfflMC им. И.В. Мичурина составили в опытном варианте 0,7 отн. ед., а сорта Январская -0,73 отн. ед., что достаточно близко к оптимуму (рис. 38).
Отмечено, что функциональное состояние растений зависит от возраста растений и уровня агротехники в насаждениях. Так, средневегетационный показатель фотосинтетической активности листьев сорта Памяти Яковлева в насаждениях ВРШИС им. И.В. Мичурина был на 15-17% (в зависимости от варианта обработки) выше, чем в насаждениях ОАО «Агроном» (рис. 38).
Похожие диссертации на Повышение устойчивости и продуктивности груши в условиях ЦЧР при использовании системы внекорневых подкормок
