Агроэкологическое обоснование приемов повышения продуктивности томата на южных черноземах Саратовской области

Размещено на http://www.allbest.ru/

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИЕМОВ ПОВЫШЕНИЯ ПРОДУКТИВНОСТИ ТОМАТА НА ЮЖНЫХ ЧЕРНОЗЕМАХ САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

03.00.16 - экология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Смыслов Денис Геннадьевич

Саратов 2008

Работа выполнена на кафедре плодоовощеводства Федерального государственного образовательного учреждения Высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова»

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Титов Валерий Николаевич

Официальные оппоненты: Доктор сельскохозяйственных наук, профессор Еськов Иван Дмитриевич

Кандидат биологических наук, доцент Ларин Игорь Николаевич

Ведущая организация: Институт биохимии и физиологии растений и микроорганизмов Российской академии наук (ИБФРМ РАН)

Защита состоится 1 июля 2008 года в 9:00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.243.13 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского» по адресу: 410012, Саратов, ул. Астраханская, д. 83. E-mail: biosovet@sgu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в Зональной научной библиотеке ГОУ ВПО «Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского»

Автореферат разослан 30 мая 2008 года

Ученый секретарь

диссертационного совета С. А. Невский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. В число 5 важнейших экологических проблем мира в XXI-го века входит проблема «повышения качества возделываемой продукции». Это особенно актуально в современных условиях, когда выращивание экологически чистой продукции должно обеспечиваться научно-обоснованными методами агроэкологии. Во всем мире экологически чистая продукция дороже, но, несмотря на это пользуется успехом у покупателей.

Урожайность томатов и качество получаемого урожая в значительной мере зависит от условий внешней среды. Существует целый ряд приемов, направленных на повышение продуктивности данной культуры. Одним из наиболее перспективных направлений повышения продуктивности томата и качества его урожая, кроме создания новых высокопродуктивных сортов и гибридов, является регуляция роста с использованием биологически активных веществ. Кроме того, в мире сейчас активно развивается использование генетически модифицированных источников (ГМИ) пищи. Однако их использование вызывает в мире множество протестов. На сегодняшний день генетически модифицированные томаты включают линии, направленные на устойчивость к вредителям, пролонгированное созревание, устойчивость при хранении (FDA). В России генетически модифицированные томаты не включены в список ГМИ пищи растительного происхождения, разрешенные для реализации населению и использованию в пищевой промышленности в РФ (Постановление федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека «Об усилении надзора за пищевыми продуктами, полученными из ГМИ» 31.12.2004 №13, прил.1).

Наиболее экологически чистым приемом повышения качества уже существующих растений является применение регуляторов роста, которые мы рассматриваем как экологический фактор антропогенного происхождения. На данный момент накоплен большой объем информации о применении данных препаратов. (Кирпичев,1988; Муромцев, 1995; Nickell D., 2002). В связи с быстрым ростом ассортимента регуляторов роста необходимо детальное изучение их влияния на рост, развитие и урожайность плодов томата в условиях открытого грунта. При этом приоритет должен быть за экологически чистыми препаратами растительного происхождения, так как они являются антропогенным фактором воздействия на экологическую систему и от их применения зависит состояние окружающей среды.

Среди сортов томата для открытого грунта, районированных в Саратовской области, мало раннеспелых. Некоторые сорта уступают по комплексу показателей новым, ещё не районированным, сортам и гибридам. В связи с этим их сравнительная оценка по биологическим особенностям, продуктивности и качеству урожая является весьма актуальной.

Цель и задачи исследования. Цель исследований - изучение развития растений томата при использовании наиболее эффективных экологически чистых регуляторов роста (выделенных из растительного материала), а также подбор наиболее адаптированных к местным экологическим условиям продуктивных раннеспелых сортов томата для Саратовской области, в том числе из числа невключенных в Госсортореестр по Саратовской области.

В задачи исследований входило:

- выявить и изучить высокопродуктивные раннеспелые сорта томата, наиболее адаптированных к экологическим условиям открытого грунта Саратовской области; - установить влияние регуляторов роста при выращивании томата рассадным способом; - изучить эффективность влияния различных регуляторов роста на фитосанитарное состояние растений томата и на качество получаемой продукции; - определить экономическую эффективность использования регуляторов роста при возделывании различных сортов томата в условиях открытого грунта.

Научная новизна исследований. Установлен стимулирующий эффект предпосевной обработки семян томата регуляторами роста растительного происхождения (Энерген, Эпин-Экстра, Циркон) без дальнейшей обработки уже вегетирующих растений путём опрыскивания. Изучены новые сорта, не включённые в Госсортореестр РФ по Саратовской области. Определены сорта, превосходящие или не уступающие районированным по Саратовской области. томат сорт экологический саратовский

Практическая значимость. Испытаны новые сорта, которые могут быть рекомендованы для включения в Государственный реестр сортов по Саратовской области; доказана возможность применения экологически чистых регуляторов роста (имеющих в основе действующее вещество природного происхождения) в качестве стимуляторов и адаптогенов; выявлено протекторное действие изучаемых препаратов на фоне фитофтороза по отношению к урожайности томатов и качеству плодов; установлено, что внедрение предпосевной обработки семян томата стимуляторами роста малозатратно и позволяет повысить рентабельность производства в 1,5-2 раза.

Апробация результатов исследований. Основные результаты диссертации доложены на: Международной научно-практической конференции «Экологические проблемы в АПК» (Саратов, 2006); Всероссийской научно-практической конференции «Вавиловские чтения» (Саратов, 2006, 2007); Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы развития АПК» (Саратов, 2006); Всероссийской научно-практической конференции «Социально-экономические преобразования в сельском хозяйстве России: исторические аспекты Столыпинской реформы и приоритеты современной аграрной политики» (Саратов, 2006); Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы и перспективы обеспечения конкурентоспособности сельского хозяйства России» (Саратов, 2006); Научно-практической конференции молодых учёных Приволжского федерального округа «Роль молодых учёных в реализации национального проекта «Развитие АПК»» (Саратов, 2007).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ, одна из которых в журнале перечня ВАК РФ.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Для создания высокопродуктивных растений томата в условиях открытого грунта Саратовской области следует определить агроэкологические основы возделывания, в том числе применение регуляторов роста;

2. Полученная продукция должна оцениваться с учетом экологического качества и пищевой ценности;

3. При возделывании томата в открытом грунте необходимо учитывать экономическую эффективность использования регуляторов роста.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов и предложений производству, списка литературы из 171 источников, в том числе 31 на иностранных языках. Работа изложена на 146 страницах компьютерного текста, содержит 35 таблиц, 22 рисунка и 2 приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ВОПРОСА

В первой главе приводится биологическое описание культуры томата, даётся подробное описание растения. Рассматриваются морфологические особенности культуры, биологические особенности роста и развития, отношение к внешним факторам среды, а так же основные элементы агротехники возделывания томата в открытом грунте и при выращивании рассадным способом в промышленности. Проведен обзор отечественных и зарубежных авторов по проблеме использования регуляторов роста в сельском хозяйстве и их воздействия на экологическое состояние окружающей среды.

Глава 2. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводились с 2005 по 2007 гг на базе «Экспериментального Хозяйства» Саратовского ГАУ имени Н.И. Вавилова, расположенного на юго-западе г. Саратова. Особенности климата, главной из которых является континентальность, значительно усложняют поддержание микроклимата в теплицах при выращивании рассады, а также очень часто способствуют созданию неблагоприятных условий для растений в полевых условиях. При проведении экспериментальной работы были использованы лабораторный и полевой методы.

Все проведенные опыты условно можно разделить на 4 группы:

1. Исследование влияния предпосевной обработки семян томата регуляторами роста на их посевные свойства и качество рассады. В период с 2005 по 2007 гг в лабораторных и оранжерейных условиях исследовались препараты на основе: гидроксикоричных кислот (торговое название - Циркон, стимулятор роста, корнеобразования, цветения и болезнеустойчивости); солей гуминовых кислот и микроэлементов (торговое название - Энерген, природный стимулятор роста и развития растений); эпибрасинолида (торговое название - Эпин-Экстра, регулятор роста растений, антистрессовый адаптоген, стимулятор иммунной системы)

За контроль был принят вариант с использованием дистиллированной воды. Объекты исследований - семена и рассада томата сортов Талалихин 186 (контроль), Аран, Виктория, Невский, Волгоградский скороспелый 323, Дубок, Утро.

2. Изучение влияния ростовых веществ на рост, развитие, стрессоустойчивость и продуктивность различных сортов томата в открытом грунте. В период с 2005 по 2007 гг в полевых условиях были испытаны препараты: Циркон, Энерген, Эпин. За контроль принят вариант с использованием дистиллированной воды. Объекты исследований - растения томата сортов Талалихин 186, Аран, Виктория, Невский, Волгоградский скороспелый 323, Дубок, Утро.

3. Изучение воздействия стимуляторов роста на качество урожая. В период с 2005 по 2007 гг в лабораторных условиях определялись показатели качества урожая при использовании различных стимуляторов роста. Объекты исследований - зрелые плоды томата сортов Талалихин 186, Аран, Виктория, Невский, Волгоградский скороспелый 323, Дубок, Утро.

4. Определение новых сортов томата, которые могут быть рекомендованы к районированию на территории Саратовской области.

Для исследований по избранной теме в условиях Саратовской области была применена общепринятая методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур (вып. 4), методика проведения полевого опыта (Доспехов, 1965) и методика испытаний регуляторов роста и развития растений в открытом и защищенном грунте.

Полевые опыты закладывались в четырехкратной повторности, размещение вариантов рендомизированное, площадь опытной делянки - 40 м², площадь учётных делянок не менее 5 м², схема посева семян при выращивании рассады - 7 Ч 7 см, высадки рассады - 50 Ч 30 см. Технология обработки почвы была общепринятой для зоны проведения исследований.

В ходе исследований учеты и наблюдения проводили согласно следующим методическим рекомендациям: посевные качества семян определяли по методике анализа семян и методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур (1985); фенологические наблюдения, учет полноты всходов, линейного роста и биомассы, а также учет раннего и общего урожая проводили поделяночно при каждом сроке уборки (Руденко, 1957; Методика Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур, 1961); при учете площади листовой поверхности был использован математический метод определения площади листьев растений Н.Ф. Коняева (1970) и Методические рекомендации по проведению опытов с овощными культурами в сооружениях защищенного грунта (1976); оценка фитосанитарного состояния растений проводилась по «Методике ТСХА» (1988); качество плодов - кислотность, витамин С, сухое вещество - определялось согласно «Практикуму по биохимии растений» (Плешков, 1976): экономическая оценка дана в соответствии с «методикой определения экономической эффективности технологий и сельскохозяйственной техники» (1998);статистическая оценка результатов исследований проведена методом дисперсионного анализа (Доспехов, 1985).

Глава 3. ВЛИЯНИЕ СТИМУЛЯТОРОВ РОСТА НА ФОРМИРОВАНИЕ ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННОЙ РАССАДЫ ТОМАТА.

В ходе исследований было установлено, что изучаемые регуляторы роста оказывали существенное влияние уже на первых этапах онтогенеза растений томата, улучшая их посевные качества. Обработка семян томата стимуляторами роста существенно повысила их энергию прорастания (рис. 1). Так, данный показатель на контрольном варианте по сортам колебался от 95 до 97,3%. Обработка семян Цирконом обеспечила увеличение исследуемого показателя до 98,3-99,3%, что на 1,4-4,2% выше значений, полученных на контроле. Энерген повысил энергию прорастания на 2,1-4,6%. При применении данного препарата процент проросших семян составил 99,0-99,7%. Эпин-Экстра положительно повлиял на энергию прорастания семян, повысив её до 99-100%, что на 2,7-4,9% выше, по сравнению с контрольным вариантом.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1 Влияние стимуляторов роста на энергию прорастания, % (среднее за 2005-2007 гг)

При изучении оранжерейной всхожести семян установили, что обработка семян стимуляторами роста способствовала ее повышению на 6-9 % по сравнению с контролем (рис. 2). В среднем за три года всхожесть семян томата на контрольном варианте у сорта Талалихин 186 составила 87,3 %, Виктория и Аран - 91,6 %, Невский - 91,9%, Волгоградский скороспелый 323 - 87,9%, Дубок - 92,9%, Утро - 94,7 %. Применение Циркона способствовало повышению всхожести на 3,4-8,0% по сравнению с контрольным вариантом. Наименьший показатель данного препарата наблюдался у сорта Аран, а наибольший - у сорта Волгоградский скороспелый 323. Стимулятор роста Энерген, также как и Циркон, способствовал повышению оранжерейной всхожести у всех сортов, но уступал последнему на сорте Утро, а на сортах Аран, Волгоградский скороспелый 323 и Талалихин 186 имел примерно такие же значения изучаемого показателя.

Энерген лишь на сортах Дубок, Невский и Виктория имел более существенное воздействие по сравнению с Цирконом, превышая данный вариант по оранжерейной всхожести на 0,9-1,2%. Наибольший эффект на всех сортах был получен при обработке семян томата препаратом Эпин-Экстра, когда всхожесть превосходила контроль на 6,5-11%.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2 Влияние стимуляторов роста на оранжерейную всхожесть семян томата, % (среднее 2005-2007 гг)

Приживаемость рассады на варианте без обработки регуляторами роста по годам исследований варьировала от 95 до 99%. В среднем за три года препарат Циркон повысил приживаемость рассады по сравнению с контрольным вариантом на 1,0-2,7%. Вариант с препаратом Эпин-Экстра за редким исключением показал 100%-ную приживаемость. Вариант с использованием препарата Энерген у всех изучаемых сортов и во все годы исследований показал максимально возможный результат - 100%, что объясняется наличием в составе препарата гуминовых кислот, стимулирующих развитие корневой системы.

При определении высоты растений было установлено, что применение Эпин-Экстра дало малозаметный результат по сравнению с контрольным вариантом (табл. 1). Прибавка по высоте растений, обработанных данным препаратом, составляла от 1,1 (сорт Виктория) до 2,7 % (сорт Невский). Обработка семян препаратом Циркон дала более заметный результат. При применении этого стимулятора роста высота рассады увеличилась на 7,8-9,4 %. Наибольший прирост растений в высоту отмечался при использовании препарата Энерген. Высота растений при его применении увеличилась на 16,7-18,3 % относительно контроля.

Таблица 1

Влияние регуляторов роста на биометрические показатели рассады тепличного томата (среднее за 2005-2007 гг)

Установлено, что масса надземной части растений при применении Эпин-Экстра увеличивалась на 2,3-8%, Циркона на 4,8-9,5%, от Энергена на 12,6% - 15,5% (см. табл. 1). Во всех вариантах также отмечалось увеличение толщины стебля растения.

Наибольший эффект на данный признак оказал Энерген, при использовании которого стебель растений увеличивался в диаметре на 18,9-19,1%, при применении Циркона диаметр стебля возрастал на 7,8-14,1%, а самое незначительное воздействие на данный признак наблюдался при использовании Эпин-Экстра - 3,2-8,3%.

Такой важный показатель качества посадочного материала, как площадь листовой поверхности, тоже находился в тесной зависимости от применяемых препаратов. Так, Эпин-Экстра повышал данный показатель на 1,7-5,5%, Циркон - на 5,9-10,3%, Энерген - на 11,6 %, 13,6% относительно контроля.

Глава 4. ВЛИЯНИЕ СТИМУЛЯТОРОВ РОСТА И РАЗВИТИЯ НА РЕАЛИЗАЦИЮ РЕПРОДУКТИВНОГО ПОТЕНЦИАЛА СОРТОВ ТОМАТА В УСЛОВИЯХ ОТКРЫТОГО ГРУНТА САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ.

Применение стимуляторов роста является мощным фактором, который способен повлиять на количество цветков в соцветии, а в дальнейшем и на степень завязываемости плодов в соцветии (табл. 2, рис. 3).

В ходе опыта установлено, что стимуляторы повысили количество цветков в кисти томата от 0,3 до 1,3 шт. в зависимости от типа препарата и сорта растения. Выявлено, что различные сорта по-разному реагируют на применение стимуляторов: например у сорта Аран практически изучаемый параметр не увеличился, а у сорта Утро минимальное увеличение составило 12 %.

При определении количества плодов в кисти и степени завязываемости отмечалось более заметное действие препаратов. Количество завязей на 1-2 больше на вариантах с обработкой, чем на контроле. Степень завязываемости при использовании стимуляторов повысилась на 4-12 %, в зависимости от сорта и препарата. Так, Циркон увеличил количество цветков и число завязей в кисти по сравнению с необработанными вариантами - 0,3-1,3 и на 0,3-1,6 шт. соответственно; степень завязываемости плодов возросла на 6,5-9,6%.

Препарат Энерген по влиянию на количество цветков оказался на уровне Циркона, превышая его показатели на некоторых сортах. Однако после анализа образования завязей замечено, что данный препарат показал более низкий уровень изучаемого признака. Наилучшие результаты получены при применении препарата Эпин-Экстра. Увеличение количества цветков варьировалось от 1 до 1,67 шт. Завязываемость по всем сортам достигала 100%, кроме сортов Талалихин 186 и Невский - 98,6%.

Таблица 2

Влияние регуляторов роста на формирование репродуктивных органов томата, шт. (среднее за 2005-2007 гг)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 3 Влияние стимуляторов роста на степень завязываемости плодов, % (среднее за 2005-2007 гг)

Влияние регуляторов роста на урожайность плодов различных сортов томата. Урожайность является одним из важнейших показателей, характеризующих экономическую сторону выращивания растений в сельском хозяйстве. Во время проведения опытов производилось изучение ранней и общей урожайности, а также подсчитывалась масса плодов, не созревших к моменту последнего сбора (табл. 3).

Обработка семян томата стимуляторами роста оказала воздействие на такой хозяйственно ценный признак, как масса плодов. Испытываемые препараты повысили данный показатель на 0,4-10,2% в зависимости от сортовых особенностей; это, в свою очередь, существенно повлияло на выход продукции с единицы площади. В целом препараты увеличили как раннюю, так и общую урожайности. Однако следует отметить, что степень влияния на раннюю урожайность гораздо выше, чем действие на общую продуктивность.

Среди изучаемых сортов, не входящих в число районированных, наибольшей урожайностью обладает сорт Виктория. В целом все сорта показали значения изучаемого показателя выше контрольного варианта.

В среднем препарат Эпин-Экстра повысил раннюю урожайность на 40,1%, а общую - на 24,3%; Энерген соответственно на 62,9 и 26,4%; Циркон увеличил раннюю на 37,7%, а общую - на 15,3%.

Глава 5. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРИМЕНЕНИЯ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ ТОМАТА В УСЛОВИЯХ ОТКРЫТОГО ГРУНТА.

Влияние регуляторов роста на устойчивость растений томата к вредным организмам. За период проведения опытов на растениях из заболеваний, поражающих растения томата в открытом грунте, был обнаружен фитофтороз.

Таблица 3

Влияние регуляторов роста на урожайность плодов различных сортов томата (среднее за 2005-2007 гг)

Степень развития заболевания находилась в тесной зависимости от погодных условий года исследований и биологических особенностей изучаемых сортов томата. Наиболее сильно растения томата поражались данной болезнью в 2006 г., когда для возбудителей болезни складывались наиболее благоприятные условия. Абсолютный иммунитет к фитофторозу во все годы исследований отмечался у сортов Невский и Виктория (табл. 4).

Наиболее подверженны заболеванию сорта Талалихин 186 (33 балла - поражение листьев и 17 баллов - плодов) и Аран (23 балла - листья и 7 баллов - плоды).

Растения, обработанные Энергеном, по своему действующему веществу не являющимся фунгицидным препаратом, в сравнении с контрольными вариантами, оказались менее поражёнными фитофторозом (табл. 5). В среднем за три года наблюдений оценка болезни оказалась в диапазоне 0-13,3 балла. Наиболее пораженными были сорта Талалихин 186 и Аран. Также были отмечены поражения плодов в 2006 г. - Талалихин 186 и Аран (по 10 баллов), 2007 г. - Талалихин 186 (10 баллов).

Таблица 4

Поражение растений фитофторозом в зависимости от сорта (без обработки), балл, среднее 2005-2007 гг