Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Эффективность действия регуляторов роста и органического удобрения агровита-кор на величину и качество урожая столовой свеклы и моркови

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Иванов, Василий Анатольевич

Введение

СОДЕРЖАНИЕ

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1. Биологические особенности столовой моркови и свеклы.

1.1. Биологические особенности столовой моркови.

1.1.1. Происхождение, распространение и пищевое значение.

1.1.2. Ботаническая характеристика моркови.

1.1.3. Особенности роста и развития моркови в первый год жизни.

1.1.4. Требования моркови к условиям внешней среды.

1.2. Биологические особенности столовой свеклы.

1.2.1. Происхождение, ботаническая характеристика и пищевое значение.

1.2.2. Особенности роста и развития растений столовой свеклы в первый год жизни.

1.2.3. Требования столовой свеклы к условиям внешней среды.

2. Применение физиологически активных веществ при выращивании столовой моркови и свеклы.

2.1. Регуляция роста моркови при обработке семян физиологически активными веществами.

2.2. Регуляция роста моркови при обработке растений физиологически активными веществами в период вегетации.

2.3. Регуляция роста свеклы при обработке семян физиологически активными веществами.

2.4. Регуляция роста свеклы при обработке растений физиологически активными веществами в период вегетации.

2.5. Фиторегуляторные аспекты оптимизации питания столовой свеклы и моркови.

МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3. Цель, задачи, объекты, методы и условия проведения исследований.

3.1. Цель и задачи исследований.

3.2. Объекты, схема и методика проведения опытов.

3.3. Методики выполнения биометрических, фенологических, агрохимии-ческих и физиолого-биохимических исследований.

3.4. Характеристика регуляторов роста, агровита-кор и сортов столовой свеклы и моркови, используемых в опытах.

3.5. Место и условия проведения опытов.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

4. Действие фиторегуляторов и агровита-кор на рост, развитие, урожайность и биохимический состав столовой свеклы и моркови.

4.1. Действие регуляторов роста на посевные качества семян столовой свеклы и моркови.

4.2. Влияние фиторегуляторов и агровита-кор на рост и развитие столовой свеклы и моркови.

4.3. Влияние фиторегуляторов и агровита-кор на урожайность и биохимический состав корнеплодов столовой свеклы и моркови.

4.4. Экономическая эффективность совместного применения агровита-кор и фиторегуляторов при выращивании столовой свеклы и моркови.

Выводы.

Предложения и рекомендации.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Эффективность действия регуляторов роста и органического удобрения агровита-кор на величину и качество урожая столовой свеклы и моркови"

Столовая свекла и морковь являются ведущими овощными культурами Нечерноземной зоны РФ, урожайность которых в последние годы снижается, и едва достигает 14-16 т/га. Одним из резервов повышения урожайности столовой свеклы и моркови, улучшения биохимического состава и качества корнеплодов, а также получения экологически чистой продукции является комплексное использование биогенных регуляторов роста (РР) и органических удобрений [1-4].

Современные технологии выращивания овощных культур нуждаются в применении биогенных полифункциональных физиологически активных веществ (ФАВ) нового поколения с природными органическими удобрениями, оптимизирующими питание, стимулирующими рост и развитие растений и индуцирующими устойчивость культуры к неблагоприятным факторам без ущерба для агроэкологии и качества получаемой продукции [3-5]. Приоритетом в этой области обладают экологически безопасные, нетоксичные и нефитотоксичные фиторегуляторы и индукторы устойчивости растений на основе уникального природного биополимера хитозана (поли-1,4-Д-глюкозамина) [5-8]. Многие производные хитозана нашли применение в медицинской биотехнологии, лечебной косметике и функциональном питании в качестве фармакорректоров, иммунокорректоров, радиопротекторов, избирательных сорбентов и пищевых добавок [7, 8]. В сельском хозяйстве применяются рострегулирующие, защитно-стимулирующие и элиситорные хитозановые препараты фитохит, агрохит и нарцисс [7, 8]. Медикобиологические и сельскохозяйственные аспекты широкого использования производных полиглюкозамина обусловлены их полифункциоиальной физиологической. активностью и объясняется в большей степени хигозановым бумом, I характерным для этого уникального биополимера, называемого веществом XXI века [7]. Вместе с тем, до недавнего времени, фосфорилированные производные хитозана в литературе не были описаны [2, 4, 6]. Именно поэтому для создания полифункциональных регуляторов роста и индукторов устойчивости растений, обладающих пролонгированным действием, представлялось актуальным получение новых фосфорилированных производных хитозана и изучение их физиологической активности пои выращивании овощных культур [1-4,6].

Для регуляции роста столовой свеклы и моркови в литературе предложено использование различных ФАВ ауксиновой, цитокининовой, гиббереллиновой и общестимулирующей природы [3-5]. Однако практическое применение РР при выращивании столовых корнеплодов пока еще не нашло достаточно широкого распространения из-за ограниченного ассортимента разрешенных к внедрению фиторегуляторов и отсутствием технологичных способов их использования. К началу наших исследований «Списком пестицидов и агрохимикатов.» были рекомендованы к применению при выращивании столовой свеклы и моркови агат-25К, иммуноцитофит, эмистим и фитохит [5], регламенты использования которых нуждались в экспериментальной доработке и уточнении. Среди рекомендованных РР малоизученными оставались хитозановые фиторегуляторы. Именно поэтому для разработки экологически безопасной технологии регуляции роста растений в программу экспериментальных исследований были включены новые оригинальные ФАВ, синтезированные в Санкт-Петербургском государственном аграрном университете фосфорилированием хитозана (хитофос) и иммобилизацией цитокининового фиторегулятора дифосэта на полимерной матрице фосфорилированного хитозана (цитохит) [1-4, 6]. Для сравнительной оценки фиторегуляторного действия новых ФАВ, наряду с хитофосом и цитохитом изучали также разрешенный «Списком пестицидов и агрохимикатов.» к применению хитозановый РР фитохит, производимый НПК «ХИТЭК-21» [5, 8]. Учитывая актуальность экологизации регуляции роста и питания растений представлялось важным изучение совместного применения биогенных ФАВ на основе хитозана с новым органическим удобрением агровитом-кор, состоящего из торфа, птичьего помета, природного грунта и уникальных биокомпонентов, придающих почвообразовательные свойства [3-5, 9, 10]. Значение органических удобрений в РФ особенно возросло в связи с резким сокращением применения минеральных удобрений и постепенной ^ деградацией гумусного состояния почв в Нечерноземной зоне [9]. Как известно, органические удобрения содержат полный набор необходимых для растения элементов питания, характеризуясь, однако, непостоянством химического состава, что обуславливает необходимость поиска новых форм органических удобрений и разработки эффективных способов их приготовления и применения. К началу наших исследований в Научном центре «Нооэкосфера» было разработано и включено в «Список пестицидов и агрохимикатов.» [5] новое высококонцентрированное, природное, нетоксичное и экологически безопасное (Гигиенический сертификат № 275 от 12.03.1988) органическое удобрение агровит-кор (ТУ 9291-001-1819853497; № Госрегистрации 25-8938-0286-1) [10]. Однако, до начала наших исслелований в литературе отсутствовали данные по изучению агровита-кор и его сочетаний с регуляторами роста при выращивании столовой свеклы и моркови.

Целью настоящей работы явилось изучение агробиологических аспектов использования новых фиторегуляторов на основе биогенного полиглюкозам ина и их сочетаний с органическим удобрением агровитом-кор для стимуляции роста, развития и оптимизации питания растений, ускорения динамики формирования корнеплодов, увеличения урожайности, улучшения биохимического состава корнеплодов и получения экологически чистой продукции столовой свеклы и моркови.

В связи с этим были рассмотрены биологические особенности и определены лимитирующие факторы прорастания семян, роста, развития и питания растений, увеличения урожайности столовой свеклы и моркови. Определены фиорегуляторные проблемы и возможности коррелятивного регулирования роста, развития и повышения продуктивности столовой свеклы и моркови. Выявлены основные классы РР, определены регламенты и способы их применения при выращивании столовых корнеплодов. На основании критического рассмотрения ассортимента РР и с учетом биологических особенностей и потребностей в элементах питания столовой свеклы и моркови дано агробиологическое обоснование целесообразности комплексного применения биогенных фиторегуляторов и органического удобрения агровита-кор для повышения урожайности, улучшения качества корнеплодов и получения экологически чистой продукции. Показано, что фиторегуляторное действие хитозана связано с его проникновением в клеточное ядро, образованием устойчивых комплексов с ДНК и влиянием на экспрессию соответствующих генов. При воздействии на растительный организм хитозан усиливает и ускоряет ризогенез, каллусо- и морфогенез, а также регенерацию поврежденных тканей. Хитозан обладает способностью индуцировать в растениях образование фитоалексинов, вызывать продолжительную локальную и системную устойчивость, а также индуцировать биосинтез хитиназ и лигнификацию растительных тканей, что позволяет отнести хитозановые ФАВ к новому поколению регуляторов роста и индукторов устойчивости (элиситорам) растений, безопасных для окружающей среды и человека [7, 8, 10].

В результате выполненных исследований впервые проведено систематическое изучение новых хитозановых фиторегуляторов фитохита, хитофоса, цитохита и органического удобрения агровита-кор при выращивании столовой свеклы и моркови.

Впервые показано, что совместное применение хитозановых фиторегуляторов и агровита-кор стимулирует энергию прорастания и всхожесть семян, обеспечивает дружное появление всходов и оптимальную густоту стояния, ускоряет динамику нарастания ассимиляционной поверхности растений и массы корнеплодов, увеличивает уровень пигментов, интенсивность фотосинтеза, углеводов, аскорбиновой кислоты и сухих веществ в листьях, индуцирует отток пластических веществ в корнеплоды, способствуя накоплению в них Сахаров, витамина С, сухих веществ, пигментов и снижению нитратов.

Установлено, что комбинированное использование хитозановых фиторегуляторов путем обработки семян и растений в фазе формирования корнеплодов на фоне локального внесения агровита-кор способствует повышению урожайности корнеплодов столовой свеклы и моркови на 19,426,2%, улучшению качества, биохимического состава и пищевой ценности получаемой продукции.

Изучено влияние биогенных фиторегуляторов и агровита-кор на биохимический состав столовой свеклы и моркови и показано, что совместное применение фитохита, хитофоса и цитохита с агровиом-кор способствует увеличению в корнеплодах сухих веществ на 0,5-1,5%, Сахаров — на 0,4-1,6%, аскорбиновой кислоты — на 0,8-1,3 мг% и снижению уровня нитратов и, тем самым, улучшению пищевой ценности выращиваемой продукции. При этом по экономической эффективности и агроэкологической целесообразности получения высококачественной продукции среди изученных хитозановых фиторегуляторов наиболее предпочтительным оказался цитохит. При совместном применении цитохита и агровита-кор у столовой свеклы наблюдалось более активное накопление в корнеплодах сухих веществ и Сахаров, чем у моркови. В вариантах сочетания хитофоса и цитохита с агровитом-кор отмечалось наиболее интенсивное накопление каротина в корнеплодах моркови, отличающихся повышенным содержанием сухих веществ, Сахаров и аскорбиновой кислоты.

Показана экономическая целесообразность совместного применения агровита-кор и хитозановых фиторегуляторов, способствующее получению 30,3-49,9 тыс. руб./га дополнительного чистого дохода при 117-146%-ном уровне рентабельности выращивания столовой свеклы и моркови.

Основные положения, выносимые на защиту:

• Оценка фиторегуляторного действия новых хитозанов ФАВ выращивании столовой свеклы и моркови;

• Разработка рациональных способов и оптимальн регламентов совместного применения нового органического удобрения агровита-кор и биогенных хитозановых фиторегуляторов, способствующих стимуляции роста, развития и образования корнеплодов, увеличению урожайности и улучшению качества столовой свеклы и моркови.

Научные и прикладные результаты выполненного исследования в совокупности составляют основу для поиска и разработки новых типов регуляторов роста растений среди биогенных производных хитозана и изучения их физиологической активности.

Таким образом, в результате проведенных исследований показана агробиологическая и экологическая целесообразность совместного применения биогенных хитозановых фиторегуляторов с новым органическим удобрением агровитом-кор, способствующего стимуляции роста, развития и формирования корнеплодов, увеличению урожайности и улучшению пищевой ценности столовой свеклы и моркови. Совместное применение агровита-кор в дозе 1,5 т/га с новыми хитозановыми фиторегуляторами фитохитом, хитофосом и цитохитом при нормах расхода 3,0 — 37,5 г д.в./га при выращивании столовой свеклы и моркови оказалось более эффективным, чем самостоятельное локальное использование агровита-кор и регуляторов роста, что представляется весьма важным аспектом экологизации регуляции роста и питания растений.

При выращивании столовой свеклы и моркови можно рекомендовать комбинированное применение фитохита путем обработки семян и растений в фазе формирования корнеплодов на фоне предпосевного локального внесения агровита-кор, обеспечивающее увеличение урожайности и получение высококачественной продукции.

Для расширения ассортимента РР, разрешенных к применению на столовой свекле и моркови, следует рекомендовать Госхимкомиссии РФ рассмотреть эффективные биогенные фиторегуляторы хитофос и цитохит, разработанные на основе уникального биополимера хитозана.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Заключение Диссертация по теме "Агрохимия", Иванов, Василий Анатольевич

выводы

1. Изучено влияние различных концентраций хитозановых фиторегуляторов на посевные качества семян столовой свеклы и моркови и показано, что предпосевное намачивание ■ семян в растворах оптимальных концентраций хитофоса ( 10 мг/л), цитохита (10 мг/л) и фитохита (75 мг/л) в течение 48 часов повышает энергию прорастания на 11,5 - 18,2 %, лабораторную и полевую схожесть семян на 12,9 - 18,0 и 10,4 - 15,0 %, обеспечивает густоту стояния растений в пределах 348,4 — 373,6 тыс. пгг./га у свеклы и 1062,3 — 1071,8 тыс. шт./га у моркови. Хитозановые фиторегуляторы в сочетании с агровитом-кор способствовали формированию 75,3 — 84,5 % -ной полевой схожести семян и 371,3 - 379,1 и 1083,6 — 1123,4 тыс. шт./га густоты стояния растений столовой свеклы и моркови соответственно.

2. Регуляторы роста при обработке семян и растений ускоряют на 2 — 4 дня появление ранних и дружных всходов, на 2 — 4 дня образование 3 — 4 листьев, на 4-6 дней формирование корнеплодов, на 7-11 дней наступление технической спелости столовой свеклы и моркови. Совместное применение фиторегуляторов и агровита-кор в среднем на 1-2 дня ускоряет наступление основных фенофаз по сравнению с раздельным использованием регуляторов роста фитохита, хитофоса и цитохита.

3. Использование агровита-кор и фиторегуляторов способствовало активному нарастанию ассимиляционной поверхности листьев и массы корнеплодов столовой свеклы и моркови. При обработке семян и растений в начале фазы образования корнеплодов фиторегуляторами на фоне локального внесения агровита-кор в дозе 1,5 т/га наибольшее стимулирующее действие на динамику нарастания площади листьев и массы корнеплодов оказали хитофос и цитохит, увеличив ассимиляционную поверхность на 9,7-12,7 и 13,9-15,0 %, а массу корнеплодов - на 24,2-26,2 и 20,6-23,5 % у столовой свеклы и моркови соответственно. В этих вариантах соотношение массы корнеплода к массе надземной части растений в конце вегетации у столовой свеклы составило 2,38-2,43, а у моркови — 5,46-5,53.

4. Применение биогенных фиторегуляторов и агровита-кор стимулировало накопление в листьях столовой свеклы и моркови хлорофилла, сухих веществ, Сахаров и повышение интенсивности фотосинтеза как при самостоятельном использовании регуляторов роста, так и при их сочетании с агровитом-кор. Наиболее высокие значения биохимических показателей листьев столовой свеклы и моркови были отмечены при совместном использовании хитофоса и цитохита с агровитом-кор, где содержание хлорофилла составило 23,5-34,5 мг %, сухих веществ — 10,1-13,1 %, Сахаров — 2,7-4,0 %, интенсивность фотосинтеза — 3,58-3,71 мг С02 / дм .час.

5. Использование хитозановых фиторегуляторов и агровита-кор способствовало повышению урожайности и улучшению биохимического состава, следовательно, и пищевой ценности корнеплодов столовой свеклы и моркови. Локальное применение агровита-кор при посеве семян обеспечило увеличение урожайности столовой свеклы на 17,1 %, а моркови - на 14,1 % при 86,2-89,7 %- ной стандартности корнеплодов. Раздельное использование фиторегуляторов повышало урожайность столовой свеклы и моркови на 13,717,5 % при стандартности корнеплодов 87,4-93,8 %. Сочетание регуляторов роста с внесением 1,5 т/га агровита-кор обеспечило увеличение урожайности столовой свеклы на 19,4-26,2 %, а моркови — на 20,4-24,6 % при стандартности корнеплодов 87,4-91,4 и 90,4-94,6 % соответственно. При этом наиболее эффективным оказалось совместное использование цитохита с агровитом-кор, обеспечившее увеличение урожайности столовой свеклы и моркови на 26,2 и 24,6 %, превышающая урожай корнеплодов при внесении агровита-кор на 9,1 и 10,5 % соответственно.

6. Изучено влияние биогенных фиторегуляторов и агровита-кор на биохимический состав столовой свеклы и моркови и показано, что совместное использование фитохита или хитофоса или цитохита с агровитом-кор способствует увеличению в корнеплодах сухих веществ на

0,5-1,5 %, Сахаров - на 0,4-1,6 %, аскорбиновой кислоты - на 0,8-1,3 мг % и снижению уровня нитратов и, тем самым, улучшению пищевой ценности выращенной продукции. При этом у столовой свеклы наблюдалось более активное накопление сухих веществ и Сахаров, чем у моркови. В вариантах сочетаний хитофоса с агровитом-кор отмечалось наиболее интенсивное накопление каротина (13,2-13,3 мг %) в корнеплодах моркови, отличающихся повышенным содержанием сухих веществ (13;3-13,5 %), Сахаров (7,0-7,2%) и аскорбиновой кислоты (12,1-12,2 мг %).

7. Показана экономическая целесообразность совместного применения агровита-кор и хитозановых фиторегуляторов при выращивании столовой свеклы и моркови, обеспечивающее получение дополнительного чистого дохода в размере 30,3-49,9 тыс. руб./га при уровне рентабельности 117-146%. При этом наиболее эффективным оказалось комплексное использование цитохита путём обработки семян и растений столовой свеклы и моркови на фоне локального внесения агровита-кор в дозе 1,5 т/га при посеве семян, способствующее получению 42,3-49,9 тыс. руб./га дополнительного чистого дохода при 126-146 %-ном уровне рентабельности выращенных культур.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Для стимуляции роста, развития и образования корнеплодов, оптимизации питания растений, увеличения урожайности и повышения качества столовой свеклы и моркови, рекомендуется комплексное применение биогенного фиторегулятора фитохита (950 г/кг в.р.п.) путем намачивания семян (75 мг/л, 75-150 мг/кг семян) в течение 48 часов и опрыскивания растений в фазе начала образования корнеплодов (24- 40 г/га) на фоне локального внесения агровита-кор в дозе 1,5 т/га при посеве семян.

2. Для расширения ассортимента разрешенных к применению регуляторов роста предлагаем Госхимкомиссии РФ рассмотреть эффективный биогенный фиторегулятор цитохит, который в концентрации

10 мг д.в./л и норме расхода 3-5 г д.в./га при совместном применении с агровитом-кор (1,5 т/га) способствует увеличению урожайности столовой свеклы и моркови на 24,6-26,2 %, улучшению качества и пищевой ценности корнеплодов и повышению рентабельности указанных культур до уровня 126-146%.

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Иванов, Василий Анатольевич, Великий Новгород

1. Матевосян Г.Л., Шишов А.Д., Романюк А.Н., Сулайманов Ш.И. К вопросу регуляции роста и питания столовых корнеплодов (обзор) // Ученые записки ИСХ и ПР НовГУ. Великий Новгород, 2003. Т. 10. Вып. 1.С. 17-22.

2. Matevosyan G.L. The phytopharmacological system protection and regulation of growth vegetable cultures and potatos // Abstracts Crop Protection Conference — Pests, Diseases and Weeds. St. Petersburg — Pushkin. 2002. P. 121.

3. Матевосян Г. Л. Фиторегуляторные аспекты эндо- и экзогенной регуляции роста, развития и продуктивности моркови (обзор) // Защита растений от вредителей, болезней и сорняков. Сб. науч. тр. СПГАУ. СПб., 2001. С. 239-270.

4. Матевосян Г.Л., Шишов А.Д., Тютерев С.Л. и др. Эффективность действия защитно-стимулирующих составов при выращивании столовых корнеплодов // Защита растений от вредителей, болезней и сорняков. Сб. науч. тр. СПГАУ. СПб., 2001. С. 271-290.

5. Список пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории РФ в 2000 г. // Приложение к журналу «Защита и карантин растений». 2000. №3. С. 215-245.

6. Матевосян Г.Л., Шишов А.Д. Биогенные регуляторы роста и индукторы устойчивости растений на основе полиглюкозамина (обзор) // Материалы научной конф. «Эффективность использования природных ресурсов и экология». Великий Новгород, 2003. Т. 1. С. 138-142.

7. Гамзазаде А.И., Попова Э.В., Хацкевич JI.K. Фитохит новый стимулятор болезнеустойчивости и продуктивности растений // Научные материалы I Всероссийск. конф. по иммунитету растений к болезням и вредителям. СПб., 2002. С. 136-137.

8. Николаева Т. А., Филипченкова Г.И., Путинцева Н.Ю. Влияние суперудобрения агровит-кор на динамику основных свойств почв в условиях Новгородской области // Ученые записки Академии СХ и ПР НовГУ. Великий Новгород, 2002. Т. 8. Вып. 1. С. 47-50.

9. Список пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории РФ в 2003 г. // Приложение к журналу «Защита и карантин растений». 2003. №4. С. 254-329.

10. Сечкарев Б.И. Культурная флора СССР. Т. ХЗХ. Корнеплодные растения. Л.: Колос. 1971. С. 267-373.

11. Сечкарев Б.И. Морковь Индии // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. Т. 40. Вып. 1. Л., 1968. С. 3-10.

12. Кружилин А.С., Шведская З.М. Физиология корнеплодных овощных культур // В кн.: Физиология с.-х. растений. Т. 12. М.: Изд-во МГУ, 1971. С. 513-549.

13. Никонова Н.С., Понамарева Г.Н. Органические кислоты моркови и их динамика в цикле развития // Вестник ЛГУ. 1969. Вып. 3. С. 131-137.

14. Терпило Н.И., Прокопенко А.А. Использование моркови в медицине// В кн.: Растения вокруг нас. М.: Знание, 1960. 112 с.

15. Белик В.Ф., Советкина В.Е. Овощные культуры и технология их возделывания. М.: Агропромиздат, 1991. С. 200-211.

16. Сазонова Л.В., Адигезалов И.А., Попов А.А., Кравец Л.А., Сугако З.Ф. Выращивание моркови в Нечерназемной зоне РСФСР. Л.: Колос. 1983. 109 с.

17. Aki S., Watanate S.I. Journ. of the Japanese Soc. For Hort. Sc., Tokyo. 1961. V. 30, № 4. P. 18-24.19