Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Особенности периода покоя яблони на слаборослых клоновых подвоях

ВАК РФ 06.01.07, Плодоводство, виноградарство

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Хатунцева, Юлия Викторовна, Мичуринск

/' ."-'-У -

/" -'и

МИЧУРИНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ

АКАДЕМИЯ

На правах рукописи

ХАТУНЦЕВА ЮЛИЯ ВИКТОРОВНА

г

ОСОБЕННОСТИ ПЕРИОДА ПОКОЯ ЯБЛОНИ НА СЛАБОРОСЛЫХ КЛОНОВЫХ ПОДВОЯХ

Специальность 06.01.07 - плодоводство

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научные руководители: доктор сельскохозяйственных наук, профессор, В.А.ПОТАПОВ кандидат сельскохозяйственных 5 наук, доцент Ю.В.ТРУНОВ

Мичуринск — 1999

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.............................. 4

ГЛАВА 1.СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА .... 6

1.1. Значение периода покоя в жизни растений и история его исследования................... 6

1.2. Виды покоя и причины, обуславливающие его ^

1.3. Изменение биохимического состава и физиологических особенностей растений в период по-

19

коя................................... 1У

1.4. Период покоя и зимостойкость.............

ГЛАВА 2. УСЛОВИЯ/ ЦЕЛЬ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА

ИССЛЕДОВАНИЯ...... ...... . >..,.',,,____.... 28

2.1. Условия проведения работы ..... . ....... 28

2.2. Цель и задачи исследований . .....................31

2.3. Объекты изучения . г.........................32

2.4. Методика исследований.........................39

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

ГЛАВА 3. СРОКИ ПРОХОЖДЕНИЯ ПЕРИОДА ПОКОЯ У ЯБЛОНИ НА СЛАБОРОСЛЫХ КЛОНОВЫХ

ПОДВОЯХ............................. 49

?

3.1. Начало и продолжительность периода покоя в зависимости от внешних условий ........... 49

3.2. Закладка и дифференциация плодовых почек . . 56

3.3. Выход растений из состояния покоя ......... 58

ГЛАВА 4. БИОХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И ЗИМОСТОЙКОСТЬ ЯБЛОНИ НА СЛАБОРОСЛЫХ КЛО-

НОВЫХ ПОДВОЯХ . ..................... 64

4.1. Вызревание древесины однолетних приростов 64

4.2. Динамика содержания каталазы в коре однолетних приростов..........................73

4.3. Содержание антоцианов и крахмала в однолетних приростах . . . .?...................... 79

4.4. Качество перезимовки растений яблони в зависимости от условий прохождения периода покоя .................................. 94

4.5. Результаты промораживания годичных приростов яблоци .......г... ......................97

4.6. Влияние минеральных удобрений на продолжительность периода покоя, биохимический состав и зимостойкость яблони............... Ю2

ГЛАВА 5. РОСТ И ПРОДУКТИВНОСТЬ ЯБЛОНИ В СВЯЗИ С ОСОБЕННОСТЯМИ ПЕРИОДА ПОКОЯ . . 108

5.1. Рост вегетативных органов, содержание хлорофилла в листьях . . ...................................Ю8

5.2. Цветение и плодоношение яблони ........... 120

5.3. Качество и биохимический состав плодов..... 123

ГЛАВА 6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ^ЭФФЕКТИВНОСТЬ СОР-

ТО-ПОДВОЙНЫХ КОМБИНАЦИЙ......... ш

ВЫВОДЫ............................... 128

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ . ........ 130

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 131

?

4

г

ВВЕДЕНИЕ

Важная роль в перестройке садоводства на более интенсивную основу, в ускорении и увеличении производства высококачественной плодовой продукции отводится интенсивным садам на слаборослых подвоях.

В настоящее время эта работа ведется во всех зонах нашей страны: в материалах районирования подвоев плодовых культур с 1984 года значительный удельный вес отведен слаборослым кло-новым подвоям. По ряду областей выпуск посадочного материала на них определен до 100% (Потапов, 1989).

г

Слаборослые сады значительно раньше, чем сильнорослые, вступают в товарное плодоношение (на 3-5 год после посадки),быстрее наращивают урожаи и обеспечивают в 1,5-2 раза повышение эффективности использования земель. В промышленных садах на слаборослых подвоях урожайность в среднем за ряд лет может составлять 250-300 ц/га и более. Средняя урбжайность слаборослых садов в России на площади 23-25 тыс га в последние годы составила 110-120 ц/га, тогда как на сильнорослых - 50-60 ц/га.

Площадь слаборослых садов в России в настоящее время составляет лишь 10-15% общей площади плодовых насаждений в ЦЧР, НЧЗ и других районах средней зоны садоводства еще меньше (за исключением Тамбовской области - 35%).

Одним из факторов, обеспечивающих продуктивность садов на слаборослых подвоях, является их устойчивость к осенне-зимним условиям, которая в свою очередь находится в тесной связи с комплексом приспособительных реакций растений к окружающим суровым условиям перезимовки. Этот комплекс приспособительных реакций растений в научной литературе принято называть состоянием покоя.

Поэтому изучение периода покоя, разработка мероприятий по управлению им, изучение биохимической и физиологической природы этого явления имеют ббльшое теоретическое и практическое значение.

Выражаю огромную благодарность и признательность научным руководителям: заведующему кафедрой плодоводства МГСХА, доктору с.-х. наук, профессору В.А.Потапову; кандидату с.-х. наук, доценту Ю.В.Трунову; лаборатории биохимии МГСХА и всем сотрудникам кафедры плодоводства за оказанную помощь в проведении исследований.

г

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1. Значение периода покоя в жизни растений и

история его исследования р-

Смена сезонных климатических условий, повторяющаяся из года в год на протяжении тысячелетий, не могла не отложить отпечаток на жизнь растений. В благоприятное время года в их тканях все процессы жизнедеятельности проходтг интенсивно. С ухудшением условий произрастания интенсивность ростовых процессов замедляется, сводится до минимума, рост приостанавливается и растение переходит в состояние покоя.

Растения умеренного и холодного климата вступают в покой, когда заметно понижается температура и ухудшается солнечное освещение, и холодный, наиболее неблагоприятный зимний период они переносят в состоянии покоя.

г

Таким образом, исторически сложившаяся периодичность вегетации и покоя в годичном цикле развития у растений является важной приспособительной реакцией их к ритму климата.

Я.С.Нестеров (1962) определяет, что: "Период покоя является важным биологическим свойством многолетних плодовых культур, закрепленным наследственностью в процессе длительной эволюции и отражающим приспособление растений к неблагоприятным условиям климата, закономерно повторяющимся в отдельные периоды года".

Изучение'периода покоя плодовых растений имеет большое значение для дальнейшего успешного развития садоводства, так как основной причиной, затрудняющей развитие этой отрасли, является гибель плодовых от зимних повреждений, а для успешной борьбы с зимними повреждениями деревьев необходимы глу-

бокие знания взаимоотношений между растительными организмами и окружающими их условиями в холодное время года.

Находящиеся в покое растения приобретают высокую устойчивость к неблагоприятным условиям перезимовки. Так, сибирская ягодная яблоня обладает высокой зимостойкостью. И.В.Мичурин (1948) связывает это ее ценное качество с определенным ритмом ростовых процессов: деревья этого вида рано заканчивают вегетацию и всегда хорошо подготовлены к зиме. Иную картину наблюдал И.В.Мичурин у сибирского абрикоса. Сибирский абрикос в районе Нерчинска не вымерзает при температуре -56°С, в то время как в условиях Мичуринска растения его погибали при -31-34°С. Основной причиной гибели этих растений было то, что у них осенью наблюдалось возобновление ростовых процессов и они оказывались не подготовленными к зиме.

Покой является не только фактором защищающим растение от неблагоприятных условий года, но является и фагтором, омолаживающим растительный организм, обуславливающим его

дальнейший рост и развитие и, в значительной степени, его выео-

f

кую продуктивность.

Период покоя необходимо учитывать также при интродукции плодовых растений из других стран и различных местностей и при подборе исходных форм для селекции. От длительности периода покоя зависит биологическая совместимость при прививках и ряд особенностей агротехникц (сроки внесения удобрений, размножение одревесневшими и корневыми черенками и др.).

Изучение периода покоя у растений имеет большую историю, корни исследования его уходят вглубь XIX века.

Так, M.Treib (1887), S.Huber (1898), G.Voikens (1912), A.Paulode (1964) и другие, изучая тропические растения, пришли к

выводу, что они проявляют смену роста и покоя, хотя климатические условия благоприятны для роста в течение всего года.

Ю.Визнер (1892) писал о годичных ритмах в жизнедеятельности древесных растений, о смене периодов вегетации и покоя.

A.E.Sehimper (1898, 1935), изучая древесные растения в условиях тропиков, обнаружил, что многие из них в течение ряда лет сохраняют присущую им на родине периодичность роста и покоя. Древесные растения тропиков также не вегетируют в течение всего года, а в определенные периодй приостанавливают рост и сбрасывают листья.

К.Перетолчин (1904), изучая покой различных древесных пород, построил свою работу на физиологической основе. Автором установлено, что глубина и продолжительность покоя коррелируют с характером превращения запасных питательных веществ:

?

чем больше в тканях растений накапливаются масла, тем продолжительней и глубже покой.

W.L.Howard (1906), S.Y. Simon (1906, 1928, 1932), H.Molish (1909), изучая период покоя в побегах, почках, клубнях, луковицах, семенах у древесных и травянистых растений, отметили наличие покоя у всех изучаемых ридов растений во всех органах. При этом Гмолиш наблюдал не только зимний, но и летний покой, который имел место у многих травянистых растений во время засухи или в периоды сильного увлажнения.

Интересные опыты по обнаружению зимнего покоя у растений были проведены F.V.Covill (1920). Для проведения работ в зимнее время он перенес несколько кустов черники- из естественных условий в конце лета в оранжерею. Однако, несмотря на благоприятные условия для роста в оранжерее, все растения осенью сбросили листья и имели обычный для них зимний вид. Весной эти растения роста не возобновили. Только после длительного

воздействия холодом на них (в течение 2-3 месяцев), они приобретали способность к росту. В дальнейшем автор испытал много

других древесных и кустарниковых растений и все они для возоб-

?

новления ростовых процессов требовали воздействие холодом в определенные периоды.

Л.И.Суркова (1962), наблюдая за ростом и развитием цитрусовых растений, установила, что в отличие от листопадных, они не имеют ярковыраженной фазы глубокого покоя и зимуют в состоянии вынужденного покоя. ^Однако, автор считает, что, возможно, фазу глубокого покоя проходят отдельные части растений в разное время и что характеризует цитрусовые как растения с неглубоким зимним покоем.

Изучением периодичности роста и покоя у древесных растений как приспособительного фактора к окружающей среде занимались ряд других учбных: В.Н.Любименко (1924),

Н.А.Максимов (1940, 1952, 1958), Е.С.Мороз (1948),

/

А.Н.Веньяминов (1954), И.М.Васильев (1956), П.А.Генкель, Е.З.Окнина (1948, 1952, 1954, 1964, 1968), М.А.Ионова (1958), И.Н.Кондо (1959), С.И.Машкии (1959, 1960, 1963, 1969), Л.И.Сергеев (1959. 1968), А.Я.Перк (1960, 1966, 1968, 1969), Я.С.Нестеров (1962, 1967, 1968, 1969), Г.М.Иванченко (1981), Л.К.Константинов (1982) и др.

Исследованиями этих и других авторов установлено, что сезонная ритмика в жизнедеятельности у растений проявляется во всех основных физиологических процессах и соответствует сезонной ритмике метеорологических факторов в данном климатическом районе. В то же время эта ритмичность роста и покоя носит наследственный характер и закодирована в генном аппарате растений (Боннер, 1967).

1.2. Виды покоя и причины, обуславливающие его

Исходя из того, что у растений сложилась сезонная повторяемость ритмов роста и покоя, исследователи годовой цикл древесных растений делят на ряд периодов.

Л.Люндегорд (1937) делит годичный цикл развития многолетних растений на 4 периода: 1 - период роста (весенний период); 2 - период ассимиляции (летне-осенний период); 3 - период образования плодов (осенний период); 4 - период вызревания древесины (зимний период).

А.Н.Веньяминов (1954) цикл развития плодовых растений делит на несколько фаз от набухания почек до вторичного набухания следующей весной. В течение этого времени растения проходят следующие фазы: набухание почек, раскрытие почек и рост

г

побегов, цветение и завязывание плодов, созревание плодов, листопад, зимний покой.

П.К.Урсуленко (1956) в годичном цикле развития яблони выделяет 4 периода: период распускания почек, вегетативного роста и репродуктивного развития, вызревание тканей, закаливание и зимнего состояния растений. Физиологическая сущность закаливания состоит в глубокой качественной и структурной перестройке протоплазмы при пониженных температурных условиях.

К.М.Поплавский (1957) считает, что яблоня в течение всей своей жизни проходит много десятков циклов развития и в каждом из них 2 периода - период вегетации и период покоя. П.Г.Шитт (1958) весь, годовой !щкл роста и развития плодовых растений умеренного климатического пояса делит на 4 периода: период вегетации, переход от вегетации к относительному покою, относительный покой, переход от относительного покоя к вегета-

ции. Сроки прохождения этих периодов зависят от природы самого растения и от климата его произрастания.

Л.И.Сергеев (1959, 1968), Л.И.Сергеев, К.А.Сергеева, В.К.Мельников (1961) годичный цикл древесных растений, в том числе яблони, делят на 4 периода: период роста побегов, "скрытого" роста, "глубокого" или "органического" покоя, "вынужденного" покоя. Четвертый период, по мнению авторов, является наиболее ответственным в зимовке растений, так как к началу его древесные растения уже располагают возможностями для распускания почек и роста побегов, но для этого недостает благоприятных температурных условий.

Н.Г.Жучков (1962) в годичном цикле развития плодовых растений выделяет 6 периодов: начало вегетации, максимальная вегетация, окончание вегетации, начало покоя, "глубокий" покой, "вынужденный" покой.

Следовательно, одним из этапов годичного цикла развития многолетних растений является период покоя. В свою очередь покой, исходя из его неоднородности как по глубине, так и по продолжительности, делят на несколько периодов.

Так, еще .ТоИаппБеп (1902) сделал вывод о неоднородности состояния покоя и выделил в нем 3 фазы: предшествующую, среднюю и последующую.

К.Перетолчин (1904) отмечал истинный глубокий покой от ложного или состояния вынужденной недеятельности.

Д.И.Ивановский (1919) выделил 3 стадии покоя: начальную, среднюю и конечную. К первой стадии покоя автор отнес период, когда почки только что заложились, и удалением листьев можно

г

вызвать их рост. Самый глубокий покой - это средняя стадия, когда растения не реагируют на всякого рода воздействия. Конеч-

ная стадия - когда растения не вегетируют из-за отсутствия благоприятных условий.

В.Н.Любимов (1924), Г.Молиш (1933), Л.А.Иванов (1936), А.Н.Веньяминов (1954), Ю.Л.Гужев (1957), Н.А.Максимов (1958), Я.С.Нестеров (1962), В.С.Семин, В.И.Мадис (1964), Ю.З.Кулагин (1969) считают, что покой у древесных растений, в том числе у

г

яблони, складывается из двух периодов: периода глубокого (органического, физиологического, биологического, автономного, произвольного) покоя и вынужденного покоя. Наступление глубокого покоя авторы связывают с особенностями химизма обмена веществ в тканях растений. Глубокий покой обусловлен внутренним состоянием самого растения, определяется природой организма, его биологией, его наследственностью. Вынужденный покой не является необходимым этапом в развитии растений, а обусловлен отсутствием благоприятных для роста условий. Ю.З.Кулагин (1969) этому периоду в зимовке растений придает особо важное значение, так как недостаточная устойчивость к неблагоприятным факторам холодного времени года бывает именно в этот период. Вынужденный покой характеризуется высокой степенью готовности растений к возобновлению ростовых процессов, которые сдерживаются отрицательными температурами воздуха.

A.Vegis (1964) различает 3 фазы покоя: 1 - ранний покой или предварительный покой. Вначале предварительного покоя расте-

V

ния способны продолжать рост, а затем, под действием неблагоприятных условий, рост прекращается; 2 - истинный покой, или основной покой; 3 - последующий покой. В этот период почки могут распускаться при наличии благоприятных условий.

П.А.Генкель, Е.З.Окнина (1964, 1966, 1969) предлагают у плодовых растений, в том числе^у яблони, различать 3 фазы в состоянии покоя: органический покой, глубокий покой, вынужден-

ный покой. Между отдельными фазами покоя нет резких границ, так как переход от одной фазы к другой происходит постепенно.

Некоторые исследователи отмечают у растений другие типы покоя, кроме зимнего. Так, И.Н.Кондо (1955) выделяет еще один

а о м о тл

этап покоя - условный покои.5 В этом покое почки находятся летом, до вступления их в органический покой. "Условный" покой занимает промежуточное положение между органическим и вынужденным покоем.

Г.М.Левин (1965), кроме зимнего покоя, выделяет у древесных растений еще ростовой покой (летний условный, периодиче-

г

ский покой, ростовой отдых, ростовую паузу), вызываемый эндогенными факторами в период вегетации; летний покой (жаропокой, летняя стечка), вызываемый повышением температуры в засушливые и сухие периоды года; коррелятивное торможение (условный покой покоящих�