Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Результаты интродукции различных сортов хмеля при возделывании на низких шпалерах в условиях РСО-Алания и перспективы их использования

ВАК РФ 03.02.14, Биологические ресурсы

Автореферат диссертации по теме "Результаты интродукции различных сортов хмеля при возделывании на низких шпалерах в условиях РСО-Алания и перспективы их использования"

005010018

ЧЕЛЬДИЕВА ЭЛЬВИРА ИЗМАИЛОВНА

РЕЗУЛЬТАТЫ ИНТРОДУКЦИИ РАЗЛИЧНЫХ СОРТОВ ХМЕЛЯ ПРИ ВОЗДЕЛЫАНИИ НА НИЗКИХ ШПАЛЕРАХ В УСЛОВИЯХ РСО-АЛАНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Специальность 03.02.14 - биологические ресурсы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Владикавказ - 2012

005010018

Диссертационная работа выполнена в НИИ биотехнологии ФГБОУ ВПО «Горский государственный аграрный университет»

Научный руководитель: доктор билогических наук, профессор

Рехвиашвили Этери Илларионовна

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

Ваниев Асланбек Георгиевич

кандидат биологических наук, доцент, Гаев Вадим Валериевич

Ведущая организация: ГНУ «Чувашский научно-исследовательский

институт сельского хозяйства»

Защита диссертации состоится « 27 » февраля 2012 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 220.023.04 при ФГБОУ ВПО «Горский государственный аграрный университет» по адресу: 362040, РСО-Алания, г. Владикавказ, ул. Кирова, 37, факультет биотехнологии, зал заседаний диссертационного совета.

Тел./факс 8- (8672) - 53-99-26

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Горский государственный аграрный университет», с авторефератом на официальном сайте: \у\у\у^огек1£аи.ги

Текст объявления о защите диссертации и автореферат диссертации отправлены в Минобрнауки РФ по адресу: referat_vak@mon.gov.ru 26 ноября 2011 г

Автореферат диссертации разослан 26 января 2012 г

Ученый секретарь диссертационного совета Д 220.023.04, доцент Гревцова С. А

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Интродукция и использование биолого-хозяйственных особенностей различных сортов хмеля в условиях РСО-Алания позволит более рационально организовать производство хмеля, так как основой высоких, устойчивых урожаев хмеля, как и любой другой сельскохозяйственной культуры, является внедрение в производство сортовых насаждений.

При этом наибольшая вероятность получения высокой продуктивности хмелепланта-ций достигается путем использования сортов с различным периодом скороспелости. Реальная перспектива обеспечения профильных предприятий Республики хмелевым сырьем высокого качества представляет актуальную задачу науки и производства.

Ценность хмеля обусловлена тем, что «шишки» этого растения являются обязательным и незаменимым сырьем для пивоваренной промышленности. В настоящее время пивоваренные предприятия Республики Северная Осетия-Алания работают в основном на импортном хмелевом сырье.

Находящиеся в «шишках» хмеля специфические горькие смолистые вещества, эфирные масла, полифенольные вещества придают пиву характерный хмелевый аромат, особый горький вкус, усиливают брожение.

Цель и задачи исследований. Целью диссертационной работы явилось изучение интродукции и биолого-хозяйственных особенностей различных сортов хмеля в условиях лесолуговой зоны РСО-Алания.

В задачи исследований входило:

1. Провести фенологические наблюдения при интродукции различных сортов хмеля в условиях РСО-Алания, обосновать целесообразность их возделывания в условиях Республики, подтверждение биолого-ресурсного потенциала различных сортов хмеля. Разработать и научно-обосновановать комплекс мероприятий по размножению, использованию и сохранению сортов в производстве.

2. Изучить химический состав «шишек» хмеля различных сортов.

3. Выделить и идентифицировать штаммы дрожжей из «шишек» различных сортов хмеля.

4. Изучить перспективы хозяйственного использования «шишек» различных сортов хмеля и выделенных штаммов дрожжей.

5. Определить физико-химические и микробиологические показатели качества пива при использовании «шишек» хмеля с различной биолого-хозяйственной характеристикой.

6. Экономически обосновать целесообразность использования «Байкал-ЭМ1» и ПАБК 0,1 % при возделывании различных сортов хмеля.

Научная новизна диссертационной работы заключается в том, что впервые в агроклиматических условиях РСО-Алания были интродуцированы шесть сортов хмеля Под-вязный, Крылатский, Сумерь, селекции РНИХС, Цивильский, Михайловский и Дружный выведенные в НИШ ИХ (г. Цивильск, Чувашская республика), проведены фенологические исследования, определена урожайность надземной биомассы, содержание в «шишках» альфа-кислот, выделены два штамма чистой культуры дрожжей, определена их видовая принадлежность, подтвержденная идентификацией, проведенной в «Государственном научно-исследовательском институте генетики и селекции промышленных микроорганизмов» (г. Москва); штаммы задепонированы, им присвоены коллекционные номера:

АигеоЬ^Шшп риШапБ (ПД-3) -Р-1031, ЮюёоЮгШа glutinis (КР-1) - У-3469, произведена опытная партия, пива на ОАО Владикавказский пиво-безалкогольный завод «Дарьял».

Практическая значимость работы состоит в том, что по результатам исследований выявлена целесообразность интродукции шести сортов хмеля в РСО-Алания и обоснованы производственно-ценные свойства «шишек» различных сортов хмеля для использования их в пивоварении. В целях повышения биоресурсного потенциала сортов хмеля Под-вязный, Крылатский, Дружный, Цивильский, Михайловский и Сумерь в условиях лесолуговой зоны РСО-Алания установлена эффективность применения микробиологического препарата «Байкал-ЭМЬ>.

Основные положения, выносимые на защиту:

• результаты интродукции различных сортов хмеля в РСО-Алания.

• зимостойкость различных сортов хмеля, в зависимости от внесения удобрений.

• химический состав «шишек» различных сортов хмеля обыкновенного (Нити1ш 1ири1из Ь.).

• выделение и идентификация из сортов хмеля Крылатский и Сумерь двух штаммов чистой культуры дрожжей КР-1 и ПД-3.

• показатели качества пива с использованием «шишек» хмеля с различной биологохозяйственной характеристикой и выделенного из сорта Подвязный штамма чистой культуры дрожжей АигеоЬазМшт ри11и!апз.

• экономическая эффективность применения микробиологического препарата «Байкал-ЭМ1» и биологически активного вещества ПАБК 0,1 % при возделывании хмеля, в условиях РСО-Алания.

Апробация результатов исследований. Материалы диссертационной работы доложены и обсуждены: на Международной научно-практической конференции «Научное обеспечение устойчивого развития агропромышленного комплекса горных и предгорных территорий» (Владикавказ, 2008), на Всероссийской научной конференции «Актуальные проблемы экологии и сохранения биоразнообразия» (Владикавказ, 2008). Проведена опытно-промышленная апробация, на ОАО Владикавказский пиво-безалкогольный завод «Дарьял» по классической технологии была сварена опытная партия пива, в котором в качестве дрожжей был использован штамм дрожжей Аигео1т(1шт ри11и1апэ (ПД-3), а в качестве сырья для охмеления пивного сусла «шишки» сортов хмеля Подвязный, Крылатский, Дружный, Цивильский, Михайловский и Сумерь.

Публикации результатов исследований. По результатам диссертационной работы опубликованы 7 научных работ, в том числе 3 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 135 страницах компьютерного текста, включая приложения. Работа состоит из введения, обзора литературы, материала и методов исследований, результатов исследований и их обсуждения, выводов, предложение производству, библиографии и приложений. Работа включает 29 таблицы, 22 рисунков и 5 приложения. Список используемой литературы включает 176 наименований, в том числе 31 на иностранных языках.

2. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность интродукции различных сортов хмеля в РСО-Алания, использование микробиологического препарата «Байкал-ЭМ1» и биологиче-

ски активного вещества ПАБК 0,1% при возделывании хмеля различных сортов, а также «шишек» различных сортов хмеля, выделенного штамма чистой культуры дрожжей АигеоЬ^сНит риПиЬпэ (ПД-3) при производстве пива, сформулирована научная новизна, практическая значимость и основные положения диссертационной работы, выносимые на защиту.

Глава.1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

В обзоре литературы приведены сведения об истории хмелеводства, агротехники возделывания хмеля, биолого-ресурсного потенциала растений. Применении растений хмеля в медицине и пивоварении в качестве источника специфических горьких смолистых веществ, эфирных масел, полифенольных веществ, усиливающих брожение и повышающих стойкость готового пива против прокисания.

Глава.2 СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Материалом для проведения исследований явились сорта хмеля Подвязный, Крылатский, Сумерь, селекции РНИХС и Цивильский, Дружный, Михайловский выведенные в НИПТИХ (г. Цивильск Чувашской Республики), два штамма чистой культуры дрожжей КР-1 и ПД-3, выделенные из сортов хмеля Крылатский и Сумерь.

Исследования проводились в лесолуговой зоне на дерново-глеевых почвах на базе НИИ биотехнологии ФГБОУ ВПО «Горский государственный аграрный университет». Намеченный под хмель участок, был разбит на отдельные ряды (делянки). Для каждого сорта был отведен один столбовой пролет (75 м) на 30 растений (кустов).

С целью изучения физиологических и биохимических процессов растений под влиянием «Байкал-ЭМ1» и ПАБК 0,1%, были исследованы: анализ почвы: влажность - методом высушивания, ГОСТ 1396.3-92 (27548-97); обменный калий - по Чирикову, ЦИ-НАО (ГОСТ 26204-91); подвижный фосфор - по Чирикову, ЦИНАО (ГОСТ 26204—91); нитратный азот - по Грандваль - Ляжу, ГОСТ (26951-86), фенологические наблюдения (визуально), определение динамики роста растений в высоту (путем промеров), урожайность «шишек»-по Б. А. Доспехову (1979), качественные показатели «шишек»: цвет «шишек» -по ГОСТ 21946-76; запах-по ГОСТ 21946-76; поражение плесенью-по ГОСТ 21947-76; влажность - по ГОСТ 21946-76; упругость «шишек» - по ГОСТ 21946-76; содержание альфа-кислот - по ГОСТ 21946-76; массовая доля эфирных масел - по методу Гинзбурга; содержание хмелевых примесей - по ГОСТ 21946-76; зольность - по ГОСТ 21946-76. Выделение и идентификацию штаммов дрожжей проводили по общепринятой методике (И.П. Бабьева, В.И. Голубев, 1979).

Накопление биомассы дрожжей проводили согласно методике В. Г. Тихомирова (1999). При приготовлении опытной партии пива в образцах определяли: микробиологические показатели (ТУ.9182-160-00008064-98. Чистая культура дрожжей. Расса XII): количество живых и мертвых дрожжевых клеток (ТУ.9182-160-00008064-98.), наличие посторонних бактериальных клеток (ТУ.9182-160-00008064-98.), упитанность дрожжевых клеток по гликогену (ТУ9182-160-00008064-98). Физико-химические показатели (Техническая инструкция по производству солода и пива. ТИ 18-5 - 47-85): плотность - пик-нометрическим методом, видимую степень сбраживания - пикнометрическим методом, действительную степень сбраживания - дистилляцией, видимую экстрактивность, спирт

Схема проведения научно-хозяйственного опыта

Варианты опыта

1-контрольный вариант Без внесения микробиологического препарата Байкал-ЭМ1и биологически активного вещества - пара-аминобензойной кислоты (0,1 %)

2-вариант Микробиологический препарат Байкал-ЭМ1

3-вариант Биологически активное вещество Пара-аминобензойная кислота (0,1%)

Сооружение шпалеры

Предпосадочная обработка черенков различных сортов хмеля (Подвязный, Крылатский, Сумерь, Цивильский, Дружный и Михайловский)

Контроль (без удобрений)

"Байкал-ЭМ1"

Проведение

фенологических

наблюдений

\7 V

Анализ качества полученных «шишек»

Выделение и идентификация штаммов дрожжей ПД-3 и КР-1

тз:

Приготовление пива с использованием штамма дрожжей ПД-3, а также «шишек» различных сортов хмеля

Физико-химичес-ие показатели

Дегустация

V

Органолептические показатели пива

Микробиологические показатели пива

Экономическая эффективность применения "Байкал-ЭМ1" и ПАБК 0,1% при возделывании всех используемых сортов хмеля.

Опытно-промышленная апробация производства пива на ОАО ВПЗ «Дарьял»

Рис. 1 - Основное направление исследований. 6

массовый, спирт объемный, экстрактивную массу, экстрактивность начального сусла - на анализаторе «Колос», значение pH - с помощью pH- метра.

Расчеты, построение графиков и их описание осуществляли с помощью приложений Microsoft и Excel для Windows 2000.

Одним из важных факторов повышения продуктивности хмеля является система удобрений, влияющая на рост и развитие растений. В связи с этим, были проведены полевые опыты для изучения эффективности применения микробиологического препарата «Байкал - ЭМ1» и пара-аминобензойной кислоты (ПАБК 0,1 %) при возделывании различных сортов хмеля.

Пара-аминобензойная кислота (далее ПАБК 0,1%) - нетоксичное соединение витаминной природы, относится к аминокислотам и входит в состав фолиевой кислоты, участвует в синтезе пуринов (Покудина И. О., Прокофьев В.Н., 2000).

Микробиологический препарат «Байкал - ЭМ1» предназначен для оздоровления и восстановления микрофлоры почвы, а также для оздоровления и эффективного питания растений, состоит из молочнокислых, фотосинтезирующих, азотфиксирующих бактерий и дрожжей.

Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Технология возделывания различных сортов хмеля.

Хмель (Humulus lupulus L.) - многолетнее растение, поэтому посадка его проводится одноразово в несколько лет. Это кропотливая работа, определяющая на многие годы продуктивность насаждений. Так как хмель по своим биологическим особенностям является теплолюбивой культурой, для получения своевременных и полных всходов, обеспечивающих нормальный рост и развитие растений, нами были определены наиболее оптимальные сроки посадки - вторая декада марта и площадь питания - 0,25 га. Участок под плантацию хмеля выбирали с учетом биологических особенностей растений, их потребности в питательных веществах, количестве влаги, тепла, света. Для формирования будущего урожая большое значение имеет ход ростовых процессов растений, который в значительной степени зависит от уровня эффективного плодородия почвы, обеспеченности ее подвижными формами питательных веществ. Почва на участке - дерново-глеевая, вследствие тяжелого механического состава обладала плохой фильтрацией, максимальная гигроскопичность составляла 7-9% по всему профилю, а влажность завядания 9-13%, то есть при снижении влажности почвы до этих величин растения испытывали острый дефицит влаги. Почва была среднеобеспеченна обменным калием - 7-10 мг К20 на 100 г почвы в пахотном слое. Почва характеризовалась низкой обеспеченностью подвижным фосфором, несмотря на высокое содержание валового фосфора, подвижных форм этого элемента в почве содержалось недостаточно-6-8 мгР205 на 100 г почвы.

Хмель - вьющаяся лиана, нуждающаяся в опоре для удержания растений в вертикальном положении. Растущие без поддержек стебли, поднявшись на небольшую высоту, стелятся по земле, переплетаясь, друг с другом и сорняками. Незаведенные на под держки растения развиваются слабо, на них образуются немногочисленные мелкие рыхлые «шишки» или они вообще не образуются (Либацкий Е. П., 1994). В связи с этим, нами была сооружена четырех метровая шпалера, которая состоит из натянутых в определенном порядке продольных и поперечных проволок, поддерживаемых вкопанными столбамиПеред посадкой черенки всех используемых в эксперименте сортов хмеля взвешивали, подсчитывали количество корней, количество основных корней (диаметром свыше 3 мм) измерили их длину, и диаметр.

На следующем этапе проводили предпосадочную обработку черенков. Для этого корневые черенки замачивали в рабочем растворе, полученном путем разведения препарата «Байкал-ЭМ1» в соотношении 1:2000 (0,5 мл на 1 л воды), время замачивания 1-2 часа и в 0,1%-ном растворе ПАБК. По схеме посадки разработанной в НИПТИХ (г. Цивильск Чувашской республики) корневые черенки, высаживали в конце марта, на расстоянии 1 м друг от друга в ряду при ширине междурядий 2,5 м. В течение всего вегетационного периода замеряли рост модельных образцов растений с каждой делянки. Наступление фенофаз устанавливали при появлении соответствующих признаков у 70% растений. В фазу появления полных всходов, цветения и формирования «шишек» проводили поливы, учитывая норму 3,5-5 литров воды на 1м2, также в соответствии с методикой по применению препаратов проводили подкормку растений микробиологическим препаратом «Байкал-ЭМ 1 и 0,1 %-ным раствором ПАБК (в соответствии с методикой по применению препаратов).

3.2 Фенология развития растений хмеля.

В ходе наших исследований было установлено, что в первый год вегетации во 2-варианте (на обработанном «Байкал - ЭМ1» варианте) полные всходы появились на 3-9 дней раньше, чем в 3-варианте и на 32-45 дней раньше чем в контрольном варианте (табл. 1). Цветение во 2-варианте (на удобренном «Байкал - ЭМ1» варианте) у сортов Сумерь и Дружный наступило на 2-9 дней раньше, чем у сортов Крылатский, Подвязный, Цивиль-ский, и Михайловский, у растений в 3-варианте (на обработанном ПАБК 0,1% варианте) цветение наступило на 1-9 дней позже, чем во 2-варианте. В контрольном варианте соцветия не сформировались. Техническая спелость во 2-варианте (на обработанном «Байкал - ЭМ1» варианте), у сортов Сумерь и Дружный наступила на 2-8 дней раньше, чем у сортов Цивильский, Михайловский, Подвязный и Крылатский, а в 3-варианте на 2-5 дней раньше, чем у сортов Подвязный, Крылатский, Дружный, Цивильский и Сумерь. Анализ полученных результатов свидетельствует о том, что в первый год вегетации у растений во 2-, и 3-вариантах фенофазы наступали раньше, чем в контрольном варианте, данные результаты мы связываем с тем, что предпосадочная обработка корневых черенков хмеля и внесение препарата «Байкал - ЭМ1» и биологически активного вещества ПАБК 0,1% в качестве подкормки повышало всхожесть растений хмеля, так как были созданы благоприятные условия для питания растений.

Во второй год вегетации установлено, что во 2-варианте (на обработанном «Байкал -ЭМ1» варианте) у сортов Сумерь и Дружный первые всходы появились на 2-4 дня раньше, чем у сортов Подвязный, Крылатский, Цивильский, и Михайловский.

В 3-варианте (на обработанном ПАБК 0,1 % варианте) у различных сортов хмеля полные всходы появились на 27-33 дня раньше, чем в контрольном варианте (табл.1). В ходе исследования было установлено, что во 2-варианте (на обработанном «Байкал - ЭМ1» варианте) у сортов Крылатский, Подвязный, Цивильский и Михайловский цветение наступило на 4-8 дней позже, чем у сортов Сумерь и Дружный. В 3-варианте (на обработанном ПАБК 0,1 % варианте) у сорта Сумерь цветение наступило на 2-7 дней раньше, чем у сортов Подвязный, Крылатский, Дружный, Цивильский и Михайловский. При этом следует подчеркнуть, что в контрольном варианте во второй год вегетации также как и в первый год соцветия на растениях не сформировались, что мы связываем с отсутствием питания. Фаза технической спелости во 2-варианте (на обработанном «Байкал - ЭМ1» варианте) у сортов Подвязный, Крылатский, Сумерь, Цивильский, Михайловский и Дружный на-

Варианты опыта Сроки наступления фенофаз, дни

Первые всходы (дата) Полные всходы (дата) Образование боковых побегов (дата) Начало цветения (дата) Формирование рост «шишек», (дата) Техническая спелость (дата)

2008 | 2009 | 2010 2008 | 2009 | 2010 2008 1 2009 1 2010 2008 I 2009 I 2010 2009 1 2009 1 2010 2008 I 2009 I 2010

сорт Подвязный

1-контрольный вариант 10.05. 16.05 14.05 01.06 21.05 01.06 04.06 04.06 24.06 - - - - - - - - -

2-вариант («Байкал-ЭМ 1) 01.04. 02.04 07.04 08.04 08.04 17.04 10.04 16.04 20.04 17.06 17.06 21.06 12.07 17.07 20.07 21.08 11.08 17.08

3-вариант (ПАБК 0,1 %) 07.04 07.04 17.04 16.04 12.04 22.04 18.04 18.04 28.04 20.06 19.07 24.06 14.08 27.07 30.07 29.08 26.08 17.08

сорт Крылатский

1-контрольный вариант 07.05 13.05 13.05 12.05 29.05 19.05 24.05 24.05 29.05 - - - - - - - - -

2-вариант («Байкал-ЭМ1) 02.04 04.04 14.04 08.04 08.04 18.04 10.04 19.04 20.04 13.06 16.06 20.06 12.08 16.07 26.07 28.08 09.08 10.08

3-вариант (ПАБК 0,1 %) 04.04 09.04 19.04 14.04 11.04 21.04 15.04 17.04 30.04 22.06 19.07 26.06 18.08 28.07 29.07 30.08 21.08 12.08

сорт Сумерь

1-контрольный вариант 04.05 07.05 09.05 07.05 13.05 13.05 08.05 09.06 24.06 - - - - - - - - -

2-вариант («Байкал-ЭМ1) 02.04 01.04 01.04 10.04 06.04 06.04 11.04 11.04 11.04 11.06 10.06 19.06 07.08 11.07 19.06 19.08 14.08 14.08

3-вариант (ПАБК 0,1%) 05.04 04.04 12.04 13.04 10.04 15.04 15.04 16.04 17.04 16.06 12.06 23.06 12.08 26.07 20.07 20.08 22.08 15.08

сорт Цивильский

¡-контрольный вариант 08.05 09.05 08.05 10.06 26.06 16.05 12.06 12.06 22.06 - - - - - - - - -

2-вариант («Байкал-ЭМ 1) 04.04 05.04 04.04 07.04 09.04 10.04 09.04 13.04 16.04 20.06 12.06 22.06 18.07 19.07 23.07 27.08 07.08 19.07

3-вариант (ПАБК 0,1 %) 12.04 10.04 18.04 17.04 18.04 19.04 18.04 25.04 21.04 22.06 14.06 26.06 26.07 26.07 26.07 29.08 19.08 20.08

сорт Дружный

1-контрольный вариант 06.05 03.05 02.05 09.06 11.05 24.05 11.04 11.06 06.06 - - - - - - - - -

2-вариант («Байкал-ЭМ 1) 02.04 01.04 03.04 05.04 06.04 07.04 06.04 10.04 10.04 10.06 09.06 19.06 10.07 10.07 19.07 20.08 04.08 15.08

3-вариант (ПАБК 0,1%) 11.04 12.04 11.04 15.04 15.04 15.04 16.04 16.04 18.04 23.06 13.07 23.06 13.07 25.07 20.07 21.08 18.08 17.08

■: сорт Михайловский

1-контрольный вариант 05.05 07.05 04,05 19.05 29.05 26.05 21.05 11.06 30.05 - - - - - - - - -

2-вариант («Байкал-ЭМ I) 03.04 05.04 03.04 11.04 10.04 12.04 12.04 13.04 14.04 13.06 13.06 22.06 15.07 18.07 23.07 28.08 19.08 19.08

3-вариант (ПАБК 0,1%) 06.04 08.04 07.04 19.04 16.04 19.04 01.04 18.04 26.04 27,07 17.07 27.06 23.07 28.07 28.07 29.09 20.08 20.08

ступила на 10-15 дней раньше, чем у растений в 3-варианте (на обработанном биологически активным веществом ПАБК 0,1 % варианте). Следовательно, «Байкал - ЭМ 1» и ПАБК

0,1% обладают эффектом последействия, так как во второй год интродукции у растений различных сортов хмеля выросших из обработанных корневых черенков первые всходы появились раньше по сравнению с контролем.

Данные наблюдений за третий год вегетации, свидетельствуют о том, что во 2-варианте (на обработанном «Байкал - ЭМ1» варианте) у сортов Подвязный, Крылатский, Цивильский, Сумерь, Дружный и Михайловский полные всходы появились на 4 -14 дней раньше, чем на варианте, обработанном ПАБК 0,1%, а в контрольном варианте, кроме того, что отсутствовали соцветия, в связи с воздействием низких температур, продолжительным похолоданием в мае, первой декаде июня, наблюдали также пожелтение листьев и неудовлетворительный рост стеблей (табл. 1). Все выше изложенное свидетельствует о том, что предпосадочная обработка корневых черенков и внесение микробиологического препарата «Байкал-ЭМ1» и биологически активного вещества ПАБК 0,1 % в качестве подкормки в условиях РСО-Алания повышают всхожесть растений сортов хмеля Подвязный, Крылатский, Дружный, Цивильский, Михайловский и Сумерь.

3.3 Динамика роста и развития хмеля -

Хмель - растение высокорослое, в первый период вегетации до фазы формирования и роста «шишек» растет достаточно интенсивно, далее темпы роста снижаются. За три года вегетации во 2-, и 3- вариантах, (на обработанных «Байкал-ЭМ 1» и ПАБК 0,1 % вариантах) все сорта хмеля росли и развивались более активно, чем в контрольном варианте. Экспериментально было установлено, что в первый год вегетации, во 2-варианте (на обработанном «Байкал - ЭМ1» варианте) высота растений в фазе технической спелости у сорта Подвязный достигала - 345 см, Крылатский - 301 см, Сумерь - 385 см, Цивильский - 347 см, Дружный - 370 см, Михайловский - 340 см. (табл.2).

В ходе исследований установлено, что в 3-варианте (на варианте, обработанном биологически активным веществом ПАБК 0,1%) высота растений в фазе технической спелости у сорта Подвязный составляла - 271 см, Крылатский - 261 см, Сумерь - 332 см, Цивильский - 250 см, Дружный - 343 см, Михайловский - 318 см. (табл.2).

В контрольном варианте в первый год вегетации в фазе технической спелости у различных сортов хмеля высота достигала Подвязный - 121см, Крылатский - 105 см, Сумерь - 132 см, Цивильский - 112 см, Дружный - 131 см, Михайловский - 131 см. (табл.2). Данные промеров высоты растений, свидетельствует, о том, что сорта хмеля Подвязный, Крылатский, Сумерь, Цивильский, Дружный и Михайловский в 3-варианте (на варианте, обработанном ПАБК 0,1%), уступали по динамике роста растениям 2-варианта (на обработанном «Байкал -ЭМ1» варианте).

Растения во 2-, и 3-вариантах (на обработанном «Байкал-ЭМ 1» и ПАБК 0,1% вариантах) во второй год вегетации также как и в первый год развивались и накапливали биомассу более активно и были значительно выше, чем в контрольном варианте (табл.2). Во

2-варианте (на обработанном «Байкал - ЭМ1» варианте) высота растений в фазе технической спелости у сорта Подвязный составляла - 425 см, Крылатский - 401 см, Сумерь - 445 см, Цивильский - 439 см, Дружный - 470 см, Михайловский - 390 см. Установлено, что в

3-варианте (на варианте, обработанном ПАБК 0,1 %) высота растений в фазе технической спелости у сорта Подвязный достигала - 358 см, Крылатский - 361 см, Сумерь - 372 см, Цивильский - 350 см, Дружный - 353 см, Михайловский - 348 см. В контрольном варианте

Варианты Полные всходы М ±гп Образование боковых побегов М ±ш Начало цветения М ±т Формирование и рост «шишек» М ±ш Техническая спелость М ±ш

опыта 00 .-г § 2 сч О“' ° е СЧ ^ 2 Я <=> £ 00 м §! ГЧ и 04 м ° О о £ гч и 2 ч о 2 00 м § 2 СЧ Р ГЧ 2 § 8* И <ч и § 2 <ч ^ 2 ч о 2 (Ч иЧ 32 гч О' и 8| С4 2 § о 2 С-1 ^

сорт Подвязный

1-контрольный вариант 6,5± 4,70 7± 4,09 8± 4,09 21± 13,9 28± 11,4 29± 11,4 59± 23,6 60± 23,2 56 ± 23,2 110± 178,4 110 ±76,9 111 ±76 121± 193 155± 117,1 152± 117,1

2-вариант («Байкал-ЭМ1) 18± 1,63 17± 0,20 16± 0,20 55± 14,5 56± 5,73 68± 5,73 190± 68,3 198± 8,18 197 ±8,18 320± 256,8 386± 38,0 380 ±38 345± 275 425± 27,4 423± 27,4

3-вариант (ПАБК 0,1%) 14± 4,38 15± 6,11 13± 6,11 44± 15,1 42± 13,5 45± 13,5 170 ±44,2 178± 63,8 176± 63,8 240± 173,0 293± 92,5 290 ±92 252± 187 358 ±93 350± 96,2

сорт Крылатский

1-контрольный вариант 8,5± 5,73 9± 4,91 7± 4,91 22± 19,1 21 13,51 25 ± 13,51 62± 54,4 69 ± 51,1 66 ± 51,1 96± 160,1 96± 17,1 90± 17,1 105± 168,3 125± 29,0 122± 29,0

2-вариант («Байкал-ЭМ1) 22,5± 6,5 21± 0,81 20± 0,81 58± 16,9 54 ± 2,45 63 ± 2,45 195± 78,9 194± 57,3 193 ± 57,3 289± 235,4 369± 117 360± 117,1 301 ± 245,3 401± 317,0 400± 317,0

3-вариант (ПАБК 0,1 %) 18± 1,63 19± 4,91 18± 4,91 41± 16,9 48 ± 18,75 45 ± 18,75 169± 45,0 168± 44,6 165± 44,6 231± 172,8 298 ±76 290± 76,9 241± 181,3 361± 233,9 360± 233,9

сорт С /мерь ’

1-контрольный вариант 7± 9,23 9± 7,37 10± 7,37 25± 17 35 ± 16,7 38 ± 16,7 62± 60 67 ± 62,2 64± 62 112± 181,3 123 ± 111,3 124± 111 132± 114,5 138± 125 116± 125

2-вариант («Байкал-ЭМ1) 32± 1,63 27± 5,32 29± 5,32 64± 14 63 ± 7,37 69 ± 7,37 210± 85 219± 14 215 ±14 325± 28 395 ± 27,4 415± 27 385± 319,8 445± 29,8 472± 29,8

3-вариант (ПАБК 0,1%) 12,5 ±1,6 14± 2,04 15± 2,04 54± 15 45 ± 9,8 49 ± 9,82 180± 48 183± 46 180± 46 18± 26 328 ± 94,9 405± 94 332± 241,2 372± 101,1 470± 101,1

сорт Цивильский

1-контрольный вариант 8± 8,59 7± 6,59 7± 8,59 21± 7,7 21± 13,5 28± 13,51 58± 56,0 60 ± 55,2 61 ± 55,2 105± 192,1 113± 88,0 П8± 88,0 112± 97,4 132± 125,7 134± 125,7

2-вариант («Байкал-ЭМ1) 29± 4,91 27± 3,9 19± 4,91 60± 5,4 63 ± 7,37 66 ± 7,37 195± 17,6 195± 16,7 182 ± 16,7 330± 134,2 419 ± 37,2 395± 37,2 347± 142,4 439± 36,4 431± 36,4

3-вариант (ПАБК 0,1%) 17± 0,20 16± 1,20 15± 0,20 43± 4,4 43 ± 4,43 43 ± 4,43 152± 52,8 154± 53,6 153 ± 53,6 210± 185,0 328 ± 54,8 322± 54,8 250± 170,8 350± 121,2 351± 121,2

со эт Дружный

1-контрольный вариант 5,5± 3,07 7± 2,01 6± 2 20± 13,5 24 ± 17 21 ± 13,5 60± 53,2 57 ± 1,2 52 ± 1,3 118± 180,6 101 ± 41,3 105± 41,3 131± 97,8 П1± 121,2 131± 97,8

2-вариант («Байкал-ЭМ1) 17,5± 6,2 19± 7,3 16± 5,1 63± 4,0 53 ± 14,2 68 ± 14,2 199± 26,2 187± 52,0 195 ± 52,0 335± 128,1 455 ± 52,0 454± 52,0 370± 52,0 470± 25,7 370± 52,0

3-вариант (ПАБК 0,1 %) 13± 2,04 15± 2,3 14± 2,7 46± 7,7 40 ± 8,5 44± 7,7 196± 27,8 141± 33,1 140 ± 33,1 290± 142,9 320 ± 86,4 325± 86,4 343± 98,6 353± 90,4 343± 98,6

сорт Михайловский

1-контрольный вариант 6± 5,52 6,5± 4,70 10± 5,52 23± 16,7 25± 18 22 ± 14,4 73± 50,3 60 ± 43,1 76 ± 48,3 98± 139,9 108 ± 110,5 90 ± 103 128± 51,5 139± 102,7 138± 102,7

2-вариант («Байкап-ЭМ1) 19,5± 3,07 18 ± 4,98 18± 4,98 64± 25,3 59± 23,6 60 ± 8,5 196± 27,0 194± 55 180 ± 54,8 278± 184,9 368 ± 25,3 360 ±29,3 340± 138,3 390± 17,1 392± 17,1

3-вариант (ПАБК 0,1%) 12± 2,66 10 ± 2,66 12± 2,66 48± 11,4 37 ± 9,4 49 ± 9,4 130± 28,6 148 ±32,1 146 ± 36,6 23 6± 95,7 306 ± 83,9 300 ± 83,9 318± 76,5 348± 97,0 343± 97,0

во второй год вегетации в фазе технической спелости у растений различных сортов хмеля высота составляла Подвязный - 155 см, Крылатский - 125 см, Сумерь - 138 см, Цивиль-ский -132 см, Дружный -111 см, Михайловский -139 см. (табл.2).

В ходе исследований проведенных во второй год вегетации было установлено, что лучшей динамикой роста и развитием отличились сорта хмеля Дружный и Сумерь во 2-варианте (на варианте, обработанном микробиологическим препаратом «Байкал - ЭМ1»),

Биометрические наблюдения, проведенные в третий год вегетации, выявили существенные изменения в росте и развитии всех сортов хмеля во 2-, и 3-вариантах (на обработанных «Байкал-ЭМ1» и ПАБК 0,1 % вариантах), а также в контрольном варианте.

Из полученных результатов видно, что в третий год вегетации, во 2-варианте (на обработанном «Байкал - ЭМ1» варианте) высота растений в фазе технической спелости у сорта Подвязный достигала - 423 см, Крылатский - 400 см, Сумерь - 472 см. Цивильский - 431 см, Дружный - 470 см, Михайловский - 392 см. (табл.2).

В 3-варианте (на варианте, обработанном ПАБК 0,1 %) высота растений в фазе технической спелости у сорта Подвязный достигала - 350 см, Крылатский - 360 см, Сумерь -470 см, Цивильский - 351 см, Дружный - 453 см, Михайловский - 343 см. (табл.2). Данные промеров высоты растений, свидетельствует о том, что сорта хмеля Подвязный, Крылатский, Сумерь, Цивильский, Дружный и Михайловский в 3-варианте (на варианте, обработанном ПАБК 0,1% так же как в первый и второй год вегетации уступали по динамике роста растениям во 2-варианте (на обработанном «Байкал - ЭМ1» варианте) (табл.2).

Анализ полученных данных свидетельствует о том, что применение микробиологического препарата «Байкал-ЭМ1» и биологически активного вещества ПАБК 0,1% повышает энергию роста растений, что гарантирует более высокую интенсивность роста и накопления биомассы сортов хмеля Подвязный, Крылатский, Дружный, Цивильский, Михайловский и Сумерь.

3.4 Урожайность биомассы хмеля. Важнейшим показателем, объективно характеризующим хозяйственную целесообразность возделывания сельскохозяйственных культур, является продуктивность растений.

Основная хозяйственно полезная часть растений хмеля - «шишки». По данным Ли-бацкого Е.П. (1994) продуктивность растений хмеля обыкновенного необходимо учитывать не по величине биологического урожая, а в первую очередь по количеству «шишек». В ходе исследований было установлено, что существенное влияние на продуктивность растений различных сортов хмеля оказала подкормка растений.

Во 2- варианте (наварианте, обработанном микробиологическим препаратом «Байкал-ЭМ1») в первый год вегетации к фазе технической спелости наибольшее количество «шишек» на одном растении сформировалось у сорта Сумерь - 171 шт. с одного растения, у сортов Крылатский, Михайловский, Цивильский, Дружный и Подвязный -154-164 шт.

По нашим данным, наибольшее количество «шишек» в 3- варианте (на варианте, обработанном ПАБК 0,1 %) сформировалось на сортах хмеля Сумерь и Дружный -157 и 162 шт. с одного растения (табл. 3).

В контрольном варианте ни у одного из возделываемых сортов хмеля «шишки» не сформировались, что на наш взгляд объясняется отсутствием используемых в других вариантах препарата «Байкал-ЭМ1» и биологически активного вещества ПАБК 0,1%.

Во 2-, и 3 вариантах (на обработанных «Байкал-ЭМ1» и ПАБК 0,1% вариантах) во второй год вегетации наибольшее количество «шишек» на одном растении сформировалось у сорта Сумерь -198 и 184 шт. соответственно, что свидетельствует о необходимости

Таблица 3- Влияние микробиологического препарата «Байкал-ЭМ1» и биологически активного вещества ПАБК 0,1 % на структуру растений различных сортов хмеля

п =3

Варианты опыта Количес растений ном ряду тво вод- (шт.) Количество стеблей на одном растении (шт.) М ±гп Количество шишек на одном растении, (шт.) М ±ш Масса шишек на одном растении, (г) М ±гп

Р <ч й Ч 3е сч 25 о 2 сч 11 сч 1! <ч 2§ о 2 сч 00 ^ ° й ° 2 сч и 1! сч 2 5 8е ° й ° £ м ^ § ч §2 сч 2ч о 2

сорт Подвязный

1-контрольный вариант 30 28 26 2 ± 2,4 2± 2,4 3± 2,4 - - - - - -

2-вариант («Байкап-ЭМ1) 30 30 30 8 ± 1,2 8± 1,2 9± 1,2 164± 4,09 183± 5,7 180± 5,7 113± 27,4 111± 15,1 110± 15,1

3-вариант (ПАБК 0,1%) 30 30 29 5 ± 1,5 5± 1,5 8± 1,5 154± 20,8 169± 12,2 159± 12,2 80 ± 76,1 90 ± 49,5 89 ± 49,5

со рт Крылатский

1-контрольный вариант 30 27 25 2 ± 2,4 5± 1,5 4±1 0,5 - - - - - -

2-вариант («Байкал-ЭМ1) 30 30 29 9 ± 0,8 9± 0,8 9± 0,8 156± 3,27 174± 4,5 176 ± 4,5 114± 20,0 109± 11,8 107± 11,8

3-вариант (ПАБК 0,1%) 30 30 27 7 ± 2,0 7± 2,0 6± 2,0 148± 6,55 165± 9,4 165 ± 9,4 75 ± 42,0 85 ± 28,2 83 ± 28,2

сорт С умерь

1-контрольный вариант 30 27 27 2 ± 2,4 2± 2,4 3± 2,4 - - - - - -

2-вариант («Байкал-ЭМ 1) 30 30 30 12± 4,0 12± 4,0 10± 4,0 171± 3,68 198 ± 5,7 188 ± 5,7 127± 56,5 120± 15,5 117± 15,5

3-вариант (ПАБК 0,1 %) 30 30 30 8 ± 1,2 8 ± 0,2 8 ± 1,2 162± 2,45 184 ± 6,9 180 ± 6,9 102± 16,3 112 ± 64,2 111± 64,2

со зт Цивильский

1-контрольный вариант 30 27 27 3± 3,2 3± 3,2 3 ± 3,2 - - - - - -

2-вариант («Байкал-ЭМ1) 30 30 30 11± 0,4 11 ± 0,4 9 ± 0,4 161± 81,6 186± 45,3 164 ± 45,3 115± 61,0 105± 26,6 115± 61,0

3-вариант (ПАБК 0,1%) 30 30 29 9 ± 0,8 9 ± 0,8 7 ± 0,8 149± 37,6 175± 17,9 152± 17,9 89 ± 27,0 82 ± 4,53 89 ± 27,0

сорт Дружный

1-контрольный вариант 30 27 25 2 ± 2,4 2 ± 2,4 3 ± 2,4 - - - - - -

2-вариант («Байкал-ЭМ1) 30 30 30 8 ± 1,2 8 ± 1,2 8 ± 1,2 163± 51,1 174 ± 36,8 165 ± 23,8 Ш± 47,9 107± 67,4 98 ± 67,4

3-вариант (ПАБК 0,1%) 30 30 30 7± 2,0 7± 2,0 7 ± 2,0 157± 48,6 165± 23,8 174 ± 36,8 73 ± 19,2 84 ± 42,1 82 ± 42,1

сорт Михайловский

1-контрольный вариант 30 26 25 4± 0,4 5±1,5 3 ± 2,4 - - - - - -

2-вариант («Байкал-ЭМ1) 30 30 29 9 ± 0,8 8±1,2 8 ± 1,2 154± 24,7 159± 24,5 169 ± 34,5 102± 66,3 77 ± 36,0 96 ± 29,8

3-вариант (ПАБК 0,1%) 30 29 27 7 ± 2,0 2±2,4 5± 1,5 150± 47,0 153± 32,9 155 ± 31,9 73 ± 9,4 102± 29,8 71 ± 36,0

НСР„ - - - 0,1 0,31 0,1 0,21 0,17 0,42 - - -

для роста и развития возделываемых сортов хмеля не только воздуха, тепла, света и воды, но и питательных веществ.

Урожайность «шишек» хмеля определяется густотой насаждений, количеством «шишек» и густотой стеблестоя.

В первый год вегетации во 2-, и 3- вариантах (на обработанных «Байкал-ЭМ1» и ПАБК 0,1% вариантах) от одного растения на поддержки у сорта Сумерь заводили 12 и 8 стеблей соответственно, а в контрольном варианте - 2 стебля.

Во второй и третий год вегетации во 2- варианте (на обработанном «Байкал-ЭМ1» варианте) наибольшее количество заведенных на поддержки стеблей было отмечено у сорта Сумерь -10-12 стеблей, а наименьшее количество в контрольном варианте - 2-3 стебля.

Полученные результаты, свидетельствует о том, что во 2-, и 3-вариантах (на обработанных «Байкал-ЭМ1» и ПАБК 0,1 % вариантах) наибольшая урожайность «шишек» хмеля была отмечена только у сорта Сумерь - 25 и 22,2 ц/га соответственно (табл.4).

Таблица 4 - Урожайность различных сортов хмеля (в среднем за 2008-2010 гг.)

п = 3

Варианты опыта Урожайность «шишек» хмеля, ц/га Продолжительность вегетационного периода, дни

сорт Подвязный

1-контрольный вариант - -

2-вариант («Байкал-ЭМ1) 22 ±0,16 110

3-вариант ШАБК 0,1 %) 21,9 ± 0,15 115

сорт Крылатский

1-контрольный вариант - -

2-вариант («Байкал-ЭМ 1) 20,8 ±0,13 115

3-вариант (ПАБК 0,1 %) 19,2 ±0,17 120

сорт Сумерь

1-контрольный вариант - -

2-вариант («Байкал-ЭМ1) 25± 0,29 105

3-вариант (ПАБК 0,1 %) 22,2± 0,32 110

сорт Цивильский

1-контрольный вариант - -

2-вариант («Байкал-ЭМ 1) 20,4± 0,16 118

3-вариант (ПАБК 0,1 %) 20,1 ±0,21 120

сорт Дружный

1-контрольный вариант - -

2-вариант («Байкал-ЭМ 1) 20,8 ±0,22 95

3-вариант (ПАБК 0,1 %) 20,2± 0,13 100

сорт Михайловский

1-контрольный вариант - -

2-вариант («Байкал-ЭМ1) 22 ±0,16 120

3-вариант (ПАБК 0,1 %) 19,8 ±0,17 131

нсрм 0,65 -

3.5 Зимостойкость различных сортов хмеля в зависимости от внесения удобрений.

При интродукции растений из других регионов главным лимитирующим фактором оказывается температурный, с ним связано понятие зимостойкости - устойчивости растений к различным вредным воздействиям холодного времени года. Оценка зимостойкости растений очень важна при решении вопроса о целесообразности выращивания в новых условиях теплолюбивых видов, в том числе, обладающих также лекарственными и пищевыми свойствами. Определение зимостойкости проводили во второй год вегетации, в конце апреля - начале мая, когда все зимние повреждения растений отчетливо заметны. Самый высокий уровень успешной перезимовки интродуцированных сортов хмеля Подвязный, Крылатский, Дружный, Цивильский, Михайловский и Сумерь был отмечен у растений во

2-варианте (на обработанном «Байкал-ЭМ1» варианте) и составлял 100%.

Установлено что в 3-варианте, (на обработанном ПАБК 0,1% варианте) сорта хмеля Подвязный, Крылатский Цивильский, Дружный и Сумерь перезимовали - на 100%, а сорт Михайловский - на 90%. В контрольном варианте был отмечен самый низкий уровень перезимовки у сорта Сумерь - 60%, Подвязный - 80% и на 70% перезимовали сорта хмеля Крылатский, Михайловский, Цивильский и Дружный. Проведенные фенологические наблюдения позволили распределить все находившиеся под наблюдением растения различных сортов хмеля по срокам начала и окончания вегетации на фенологические группы: ранние, среднеспелые и позднеспелые (табл. 5). Техническая спелость во 2-, и 3-вариантах (на обработанных «Байкал-ЭМ1» и ПАБК 0,1 % вариантах) за три года вегетации у сорта

Таблица 5- Сохранность однолетних растений различных сортов хмеля, после первой перезимовки

п = 3

Сорта Количество растений, шт. Фенологическая группа Сохранность после перезимовки,%

Вариант ПАБК 0,1%

Подвязный 30 среднеспелый 100

Крылатский 30 среднеспелый 100

Сумерь 30 ранний 100

Цивильский 30 позднеспелый 100

Дружный 30 ранний 100

Михайловский 29 позднеспелый 90

Вариант «Байкал-ЭМ1»

Подвязный 30 среднеспелый 100

Крылатский 30 среднеспелый 100

Сумерь 30 ранний 100

Цивильский 30 позднеспелый 100

Дружный 30 ранний 100

Михайловский 30 позднеспелый 100

Контроль

Подвязный 28 среднеспелый 80

Крылатский 27 среднеспелый 70

Сумерь 27 ранний 70

Цивильский 27 позднеспелый 70

Дружный 27 ранний 70

Михайловский 26 позднеспелый 60

Сумерь наступала- 7-20 августа, Крылатский - 9-28 августа, Подвязный - 11-29 августа, Михайловский -19-29 августа, Дружный - 4-21 августа.

Использование сортов хмеля с разными сроками созревания позволит рационально использовать трудовые ресурсы, технику при уборке хмеля и избежать потерь количества и качества «шишек».

3,6. Содержание альфа-кислот в «шишках» различных сортов хмеля.

Результаты опыта показали, что в 3-варианте (на обработанном ПАЕК 0,1 % варианте) в первый год вегетации наибольшее количество альфа-кислот содержалось в «шишках» хмеля сортов Крылатский - 7 %, Сумерь - 7 %, Подвязный - 6 %, Дружный - 5 %; меньшее содержание альфа-кислот было отмечено в сортах Цивильский - 3,5% и Михайловский -3% (табл. 6).

Во второй и третий год плодоношения не было отмечено изменений содержания альфа-кислот в исследуемых «шишках» всех возделываемых сортов хмеля.

Ранее нами установлено, что применение микробиологического препарата «Байкал-ЭМ1» благоприятно действовало на качественные характеристики «шишек», но на количество альфа-кислот существенного влияния не оказало, так в «шишках» сорта Крылатский количество альфа-кислот составляло - 7%, Сумерь - 7%, Подвязный - 6%, Дружный -5%, Цивильский - 3,5% и Михайловский - 3%.

Следует отметить, что полученные нами данные совпадают с результатами исследований ряда авторов (Е.П. Либацкий 1984, Р, Hautke, О. Petricek 1995) что содержание альфа-кислот в «шишках» у различных сортов хмеля является сортовым признаком.

Глава 4. Выделение и идентификация выделенных штаммов дрожжей.

Идентификация дрожжей - сложная процедура, требующая не только большого опыта, но и, как правило, длительных лабораторных исследований, связанных с постановкой серии тестов для определения морфологических, физиологических и биохимических признаков, Лишь после составления достаточно полного описания штамма возможна его надежная видовая идентификация. Согласно литературным данным разные штаммы одного вида на плотных средах могут давать различные формы роста: шероховатые (R - rough) и гладкие (S - smooth), матовые (М - mat) и блестящие (G- glossy).

Выделенные нами штаммы из «шишек» хмеля сортов Подвязный и Крылатский имеют следующие особенности: штамм КР-1 имеет гладкую и блестящую форму роста, а штамм ПД-3 - матовую. Штамм ПД-3 образует белые колонии с черными радиальными и концентрическими полосами, а штамм КР-1 относится к пигментированным дрожжам, так как на плотных средах образует колонии розового цвета (табл. 7)

Таблица 7 - Характеристика вегетативных клеток и культуральных признаков дрожжей при росте на плотных средах

п = 3

Условное название штамма Форма клеток Размеры клеток Характеристика колоний

Конси- стенция Цвет колоний Форма роста

ПД-3 лимоновидные 3-4х7-8 плотная желтоватый матовая

КР-1 округлые 2-4х4-6 слизистая розовый гладкая, блестящая

Варианты опыта Показатели

Цвет Запах Влажность, % Массовая доля золы, % Массовая доля семян, % Массовая доля осыпавшихся лепестков, % Массовая доля альфа-кислот, % Массовая доля эфирного масла (по Гинзбургу), %

Подвязный

ПАБК 0,1% желтый хмелевой 12,8± 0,32 9,93 ± 0,45 17,7 ±0,56 21 ± 0,65 6 ± 0,03 0,3 ±0,01

Байкал-ЭМ1 зеленый хмелевой 12,7 ±0,27 14 ±0,78 10 ±0,45 23 ± 0,74 6 ± 0,03 0,4 ± 0,02

Крылатский

ПАБК 0,1% желтый хмелевой 12 ±0,32 13 ±0,37 4 ± 0,27 9 ±0,21 7 ± 0,05 0,3 ±0,01

Байкал-ЭМ1 желтый хмелевой 12,4 ± 0,27 11 ±0,27 2 ± 0,07 13 ±0,37 7 ±0,05 0,3 ± 0,01

Сумерь

ПАБК 0,1% желтый хмелевой 11,5 ±0,32 11 ±0,17 6 ± 0,03 12 ± 0,2 7 ±0,05 0,4 ±0,01

Байкал-ЭМ1 золотистый хмелевой 11,9 ±0,27 9 ±0,1 8 ±0,15 10 ±0,7 7 ± 0,05 0,4 ±0,01

Цивильский

ПАБК 0,1% зеленый хмелевой 14 ±0,32 12 ± 0,7 8 ±0,2 9 ±0,4 3,5 ± 0,02 1,5 ±0,17

Байкал-ЭМ 1 зеленый хмелевой 13,5 ±0,9 8 ±0,7 6 ±0,9 7 ±0,4 3,5 ± 0,02 1,6 ± 0,19

Дружный

ПАБК 0,1% желтый хмелевой 13,4 ±0,32 12 ±0,5 6 ±0,2 19 ±0,9 5 ± 0,08 0,6 ±0,27

Байкал-ЭМ 1 желтый хмелевой 13,8 ±0,27 11,1 ±0,9 8 ±0,6 21 ±0,2 5 ± 0,08 0,7 ±0,31

Михайловский

ПАБК 0,1% золотистый хмелевой 13 ±0,32 И ±0,5 9 ±0,7 16 ±0,12 3 ± 0,01 1,8 ±0,03

Байкал-ЭМ 1 желтый хмелевой 13,4 ±0,27 ; 11,8 ± 0,3 7 ±0,9 18 ±0,6 3 ± 0,01 1,9 ±0,07

Из полученных данных следует, что штамм ПД-3 отличается от штамма КР-1 способом размножения (штамм ПД-3 размножается делением, а штамм КР-1 - почкованием). При этом было установлено, что ни один из выделенных нами штаммов не образует баллистоспор и телейтоспор.

Следующим этапом нашей работы было определение способности выделенных нами дрожжей сбраживать углеродсодержащие вещества. Полученные результаты свидетельствуют, о том, что штамм ПД-3 способен сбраживать сахара, а у штамма КР-1 полностью отсутствует способность сбраживать сахара. Дрожжевые организмы различаются между собой по способности к разложению мочевины при относительно высокой её концентрации в среде. Штаммы ПД-3 и КР-1 не обладают уреазной активностью, следовательно, они не способны к разложению мочевины. При культивировании выделенных нами штаммов дрожжей образование органических кислот выявлено не было. Испытание выделенных штаммов ПД-3 и КР-1 на способность к образованию эфиров дали положительный результат только у штамма ПД-3. При изучении образования крахмалоподобных соединений штаммами ПД-3 и КР-1 нами установлено, что штамм ПД-3 обладает способностью к образованию крахмалоподобных соединений, а штамм КР-1 - крахмалоподобные вещества не образует.

При определении метаболической активности штаммов дрожжей, нами установлена принадлежность штамма КР-1 к пигментированным дрожжам Ююс1о1оги1а, которые относятся к несовершенным дрожжам. Штамм ПД-3 по совокупности всех признаков относится к так называемым «черным дрожжам», а по таким признакам как цвет колоний, размеры конидий (3^(х7-8 мкм), образование септированного ветвящегося мицелия, к виду АигеоЬа51(1шш ри11и1апз.

Видовая принадлежность штаммов, выделенных и отнесенных нами к видам АигеоЬаз1сПит ри11и1апэ и ШдесЫогЫа glutims, была также подтверждена идентификацией, проведенной в Государственном научно-исследовательском институте генетики и селекции промышленных микроорганизмов (г. Москва). Штаммы задепонированы, им присвоены коллекционные номера: АигеоЬаз1с1шш ри11и1апэ (ПД-3) - У-3468, ЯЬос!о1оги1а §1и1)п1з (КР-1)-Р-1031.

Глава 5. Технология приготовление пива на основе выделенного штамма дрожжей Аигео1ш1(]шл1 ри11и1ап$ и различных сортов хмеля.

В задачи наших исследований входило использование выделенного и идентифицированного штамма дрожжей АигеоЬшёшт риШапв (ПД-3), а также «шишек» различных сортов хмеля в пивоваренном производстве.

В связи с этим, на ОАО Владикавказский пиво-безалкогольный завод «Дарьял» была сварена опытная партия пива, в котором в качестве дрожжей был использован штамм дрожжей АигеоЬаз1с1шт ри11и1аш (ПД-3), а в качестве сырья для охмеления пивного сусла «шишки» сортов хмеля Подвязный, Крылатский, Дружный, Цивильский, Михайловский и Сумерь.

На первом этапе работы определяли микробиологические показатели молодого пива. В ходе исследований было установлено, что наименьшее количество мертвых и автолиз-ных клеток было отмечено в контрольном варианте «Дарьял» —1,1 и 0,1%, что объясняется отсутствием производственной инфекции (табл. 8).

В первые сутки брожение протекало без изменений - это латентная стадия брожения. Число дрожжевых клеток в первый день брожения, при охмелении сусла «шишками» хме-

ля сорта Подвязный составляло - 28,3 млн., Сумерь - 25,4 млн., Цивильский 11,2 - млн., Михайловский - 14,2 млн., Дружный 15,3 - млн., Крылатский - 21,4 млн. в 1 мл. пивного сусла (табл. 8). Наиболее активное размножение дрожжей происходило на 3 сутки брожения - это логарифмическая стадия, при которой число дрожжевых клеток в 1мл. опытного пивного сусла охмеленного «шишками» хмеля сорта Подвязный составляло -

51,5 млн., Сумерь - 51,7 млн., Цивильский 56,7 - млн., Михайловский - 54,9 млн., Дружный - 55,7млн., Крылатский - 58,1 млн. Конечным результатом брожения является распад глюкозы с образованием этилового спирта и диоксида водорода, высвобождение энергии и теплоты - это стадия затухания при котором число дрожжевых клеток в 1мл. опытного пивного сусла охмеленного «шишками» хмеля сорта Подвязный составляло - 5,4 млн., Сумерь - 3,7 млн., Цивильский 4,7 - млн., Михайловский - 5,2 млн., Дружный 4,7- млн., Крылатский - 4,2 млн.

Таблица 8- Микробиологические показатели пива приготовленного с использованием штамма дрожжей АигеоЬаз1с1шт риПШапэ (ПД-3), и «шишек» различных сортов хмеля.

п = 3

Количество Количество Автолиз. Рост количества клеток, млн в 1 мл.

мертвых гликогена, 1 2 3 4 5 6 7

клеток, % % сутки сутки сутки сутки сутки сутки сутки

При внесении шишек сорта Подвязный

1,5± 0,23 90± 0,59 0,1±0,19 28,3± 7,1 37,2± 0,43 51,5± 4,4 36,1± 0,34 11,6± 0,17 5,4 ± 0,27’ -

При внесении шишек сорта Крылатский

2,2± 1,17 90± 0,59 0,4± 0,16 21,4± 6,19 38,2± 0,35 58,1± 7,6 29,2± 0,19 7,4± 0,17 4,2 ± 0,22; -

При внесении шишек сорта Сумерь ''

3,1± 3,07 97± 0,59 0,5± 0,23 25,4± 9,13 39,5± 0,18 51,7± 3,4 20,9± 3,11 3,7± 0,14 -

При внесении шишек сорта Цивильский

2,8± 0,15 90± 0,59 0,5± 0,23 11,2± 6,11 33,1± 0,33 56,7± 9,4 28,3± 0,17 10,1± 0,14 4,7 ± 0,24 -

При внесении шишек сорта Дружный

3,1± 1,17 95± 0,55 0,5± 0,23 15,3± 5,17 44,2± 0,54 55,7± 7,5 38,1± 0,35 19,2± 0,17 4,7 ± 0,24 -

При внесении шишек сорта Михайловский

3,7± 2,7 92± 0,76 0,7± 0,29 14,2± 9,11 39,2± 0,34 54,9± 4,4 28,3± 0,17 11,2± 0,27 5,2 ± 0,13 -

Контрол[ «Дарьял»

1,1±0,22 90± 0,59 0,1±0,06 18,9± 4,1 41,2± 0,25 52,4± 8,4 37,4± 0,23 21,2± 0,17 8,4 ± 0,28 -

Следующим этапом было определение физико-химических показателей опытных образцов пива.

Нами установлено, что видимая степень сбраживания в образце с использованием штамма дрожжей ПД-3 при охмелении сусла «шишками» хмеля сорта Подвязный состав-

ляла - 73,58%, Сумерь - 73,2%., Цивильскйй 73,82%, Михайловский - 75,1 %, Дружный 73,7%, Крылатский - 73,92%, а в контрольном образце «Дарьял» этот показатель был равен-75,8%.

Действительная степень сбраживания в образце с использованием штамма дрожжей ГТД-3, сваренном по классической технологии при охмелении сусла «шишками» хмеля сорта Подвязный составляла - 61,9%, Сумерь - 60,2%., Цивильский 61,2%, Михайловский - 61,7%, Дружный 62,4%, Крылатский - 61,6%, а у пива «Дарьял» этот показатель составлял 62,8%; Содержание спирта массового в образце, произведенном по классической технологии с использованием штамма дрожжей ПД-3 при охмелении сусла «шишками» хмеля сорта Подвязный составляло - 3,45%, Сумерь -3,45%., Цивильский 3,38%, Михайловский - 3,36%, Дружный 3,24%, Крылатский -3,11%, а у пива «Дарьял» этот показатель составлял 3,87%; Содержание спирта объемного в опытных образцах сваренных по классической технологии с использованием штамма дрожжей ПД-3 при охмелении сусла «шишками» хмеля сорта Подвязный составляло - 3,90%, Сумерь -3,48%., Цивильский 3,87%, Михайловский - 3,68%, Дружный 3,64%, Крылатский -3,20%, у пива «Дарьял» - 4,95%. Экстрактивность начального сусла, для образцов пива произведенных по классической технологии с использованием штамма дрожжей ПД-3 и различных сортов хмеля составляла 12,0%, также как и в контрольном образце «Дарьял» приготовленном по классической технологии. При производстве опытной партии пива было установлено, что выраженным ароматом и нежным вкусом отличалось пиво, сваренное из ароматических сортов хмеля Цивильский, Михайловский и Дружный. Выраженной хмелевой горечью и соответствующей данному сорту хмеля ароматом обладало пиво, приготовленное из горьких сортов хмеля Подвязный, Крылатский и Сумерь.

Глава 6, Экономическая эффективность применения микробиологического препарата «Байкал-ЭМ1» и биологически активного вещества ПАБК 0,1 % при возделывании различных сортов хмеля.

Основную часть расходов при возделывании сортов хмеля Подвязный, Крылатский, Сумерь, Цивильский, Михайловский и Дружный в РСО-Алания составляют материальнотехнические средства, оплата труда обслуживающего персонала, посадочный материал, стоимость ГСМ, и др. Несмотря на все это, возделывание сортов хмеля Подвязный, Крылатский, Сумерь, Цивильский, Михайловский и Дружный является крупным резервом повышения доходности, снижения себестоимости и повышения рентабельности.

Как видно из данных таблицы 9 мы рассчитали экономическую эффективность возделывания сортов хмеля Подвязный, Крылатский, Сумерь, Цивильский, Михайловский и Дружный только во 2-, и 3 вариантах, так как в контрольном варианте «шишки» не сформировались.

Выявлено, что во 2- варианте (на обработанном «Байкал-ЭМ1» варианте) урожайность «шишек» сорта Подвязный составляла - 22 ц/га, Крылатский - 20,8 ц/га, Сумерь -

25,4 ц/га, Цивильский - 20,4 ц/га, Михайловский - 20,2 ц/га, Дружный - 21,8 ц/га.

При средней реализационной цене «шишек» хмеля сорта Сумерь - 320 руб/кг возможно получить 812.800 руб/кг стоимости валовой продукции с 1 га или при сумме затрат 640 тыс. руб/та (материально-технические средства, оплата труда обслуживающего персонала, посадочный материал, стоимость ГСМ, и др.), чистый доход составит 172.800 руб/га. Себестоимость одного килограмма продукции при этом составляла 291 руб/кг, а уровень рентабельности 16,6%. Таким образом, наибольшая прибыль с 1 га и соответственно высокая рентабельность получены при возделывании сорта хмеля Сумерь во 2-варианте (на обработанном «Байкал-ЭМ1» варианте) (табл.9).

Таблица 9 - Экономическая эффективность применения микробиологического препарата «Байкал-ЭМ1» и биологически активного вещества ПАБК 0,1 % при возделывании различных сортов хмеля, (в расчете на 1 га.)

Варианты опыта Урожайность,ц/га Затраты на закладку хмельника тыс.руб. Затраты на начисление заработной платы, РУб- Сумма затрат, тыс.руб. Себестоимость продукции, руб./кг. Реализационная цена, руб./кг. Стоимость валовой продукции, руб. Чистый доход, руб. Рентабельность,0/«

«Байкал- ЭМ1», ПАБК 0,1% саженцы для посадки под- весной матери- ал ГСМ

сорт Подвязный

2-вариант 22 20 70 320 30 200 640 291 320 704.500 64.500 10,2

3-вариакг 21,9 25 70 320 30 200 645 295 325 , 711.800 . 66.800 10,3

сорт Крылатский

2-вариант 20,8 20 70 320 30 200 640 291 320 665.600 25.600 4

3-вариант 19,9 25 70 320 30 200 645 295 325 646.750 1.750 0,2

сорт Сумерь

2-вариант 25,4 20 70 320 30 200 640 291 320 812.800 172.800 16,6

3-вариант 22,2 25 70 320 30 200 645 295 325 715.000 70.000 10,8

сорт Цивильский

2-вариант 20,4 20 70 320 30 200 640 291 330 673.200 33.200 5,1

3-вариант 20,1 25 70 320 30 200 645 295 330 663.300 18.300 2,8

сорт Дружный

2-вариант 21,8 20 70 320 30 200 640 291 320 697.600 57.600 9

3-вариант 20 25 70 320 30 200 645 295 325 650.000 5.000 0,7

, сорт Михайловский

2-вариант 22 20 70 320 30 200 640 291 330 726.000 86.000 13,4

3-вариант 19,8 25 70 320 30 200 645 295 330 653.400 8.000 1,2

Выводы

1. Установлено, что в первый год вегетации во 2- варианте (на участке, обработанном препаратом «Байкал - ЭМ1») полные всходы появились на 3-9 дней раньше, чем в

3-опытном варианте и на 32-45 ней раньше чем в 1-контрольном варианте.

3. Данные промеров высоты растений свидетельствуют, что сорта хмеля Подвязный, Крылатский, Сумерь, Цивильский, Дружный и Михайловский в 3-варианте на участке с внесением 0,1% раствора ПАБК уступали по динамике роста растениям 2- варианта на обработанном препаратом «Байкал-ЭМ 1» участке. Установлено, что в первый год вегетации, в 2-варианте высота растений в фазе технической спелости у растений сортов хмеля достигала: Подвязный - 345 см, Крылатский-301 см, Сумерь-385 см, Цивильский - 347 см, Дружный - 370 см, Михайловский - 340 см. В 3-варианте, на участке с внесением 0,1 % раствора ПАБК, высота растений в фазе технической спелости составляла у сортов: Подвязный- 271 см, Крылатский - 261 см, Сумерь - 332 см, Цивильский - 250 см, Дружный -343 см, Михайловский - 318 см.

3. Наибольшая урожайность «шишек» хмеля в среднем за 3 года вегетации была отмечена во 2- и 3-опытных вариантах (на вариантах с внесением микробиологического препарата «Байкал-ЭМ1» и 0,1% раствора ПАБК) у сорта Сумерь - 25 и 22,2 ц/га соответственно.

4. Высокий уровень успешной перезимовки всех интродуцированных сортов хмеля был отмечен у растений во 2-варианте на участке с применением удобрения «Байкал-ЭМ1» - 100%, в 3-варианте, на участке с применением 0,1 %, раствора ПАБК перезимовка растений сортов Подвязный, Крылатский Цивильский, Дружный и Сумерь составила также 100%, а растений, сорта Михайловский - 90%; в 1-контрольном варианте данный показатель составил 60-80%, в зависимости от сорта.

5. Установлено, что техническая спелость в 2 и 3-вариантах с использованием препаратов «Байкал - ЭМ1» и 0,1 % раствора ПАБК затри года вегетации наступала у сортов: Сумерь - 7-20 августа, Крылатский - 9-28 августа, Подвязный -11 -29 августа, Михайловский-19-29 августа, Дружный-4-21 августа.

6. Выявлено, что в «шишках» сортов хмеля, интродуцированных в РСО-Алания из НИПТИхмелеводства, г.Цивильск, наибольшее количество альфа-кислот содержалось в «шишках» хмеля сортов: Крылатский и Сумерь -7%, Подвязный - 6%, Дружный - 5%; в сортах Михайловский и Цивильский содержание альфа-кислот составило 3 и 3,5% соответственно.

Установлено, что применение микробиологического препарата «Байкал-ЭМ1» благоприятно действовало на качественные характеристики «шишек», но на количество альфа-кислот по нашим данным существенно не повлияло.

7. Видовая принадлежность штаммов, выделенных и отнесенных нами к видам АигеоЬа51с1шт ри11и1апз и ШкккйогЫа дМЫз, была подтверждена идентификацией, проведенной во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов ГосНИИгенети-ка.

8. При производственной апробации шишек хмеля разных сортов наивысшую дегустационную оценку получили образцы пива, сваренные с использованием «шишек» хмеля сортов Цивильский, Михайловский и Дружный.

9. Расчетная прибыль от возделывания хмеля сорта Сумерь в варианте, обработанном микробиологическим препаратом «Байкал - ЭМ1» на площади в 1 га составила 172800 руб./га, при рентабельности 16,6%.

Предложения производству

В целях повышения биоресурсного потенциала различных сортов хмеля в условиях лесолуговой зоны PCO-Алания рекомендуется проводить предпосадочную обработку корневых черенков - замачивая их в рабочем растворе, полученном путем разведения препарата «Байкал - ЭМ1» в соотношении 1:2000 (0,5 мл на 1 л воды) учитывая время замачивания 1-2 часа. Корневые черенки, рекомендуется высаживать в конце марта, по схеме посадки разработанной в НИПТИХ (г. Цивильск Чувашской республики) на расстоянии 1 м друг от друга в ряду при ширине междурядий 2,5 м.

Целесообразно в условиях лесолуговой зоны РСО - Алания в целях повышения рентабельности возделывания хмеля сорта Сумерь в фазу появления полных всходов, цветения и формирования «шишек» проводить подкормку растений, микробиологическим препаратом «Байкал - ЭМ1 (в соответствии с методикой по применению препаратов).

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Чельдиева Э.И. Хмель обыкновенный (Humulus lupulus L.) как лекарственное растение // Актуальные проблемы экологии и сохранения биоразнообразия: Материалы Всероссийской научной конференции. - Владикавказ, 2008. - С. 184-187.

2. Чельдиева Э.И., Рехвиашвили Э.И., Гутиева З.А. Эффективность использования парааминобензойной кислоты (ПАБК 0,1%) в качестве удобрения под различные сорта хмеля // Вестник Международной академии экологии и безопасности жизнедеятельности //2008.-Т. 14. -№ З.-С. 79-81.

3. Чельдиева Э.И., Рехвиашвили Э.И., Гутиева З.А. Влияние микробиологического

препарата «Байкал-ЭМ 1» при возделывании различных сортов хмеля // Вестник Международной академии экологии и безопасности жизнедеятельности // 2008. - Т. 14. - № 3. - С. 75-77. '

4. Чельдиева Э.И. Био-экологические особенности хмеля обыкновенного (Humulus lupulus L.) в условиях PCO-Алания // Материалы Международной научно-практической конференции «Научное обеспечение устойчивого развития агропромышленного комплекса горных и предгорных территорий», посвященной 90-летию Горского ГАУ. - Владикавказ, 2008.-С.587-589.

5. Чельдиева Э.И. Биологически активные вещества хмеля обыкновенного (Humulus lupulus L.) и их содержание в зависимости от экологических условий // Материалы Международной научно-практической конференции «Научное обеспечение устойчивого развития агропромышленного комплекса горных и предгорных территорий», посвященной 90-летию Горского ГАУ. - Владикавказ, 2008. - С. 590-592.

6. Чельдиева Э.И., Рехвиашвили Э.И. Выделение и идентификация дрожжей из различных сортов хмеля возделываемых в PCO-Алания // Вестник научных трудов молодых ученых ФГОУ ВПО ГГАУ // 2010. - Вып.44. -№ 3. - С. 66-68.

7. Рехвиашвили Э. И., Корноухова И. И., Чельдиева Э. И. Приготовление пива на основе штамма дрожжей Aureobasidium pullulans и новых сортов хмеля, возделываемых в РСО-Алания // Известия ФГБОУ ВПО ГГАУ // 2011. - Т.48, часть №2 - С. 271-274.

Подписано в печать 12.01.2012. Усл.печ.л. 1,4. Тираж 100 экз. Заказ № 2.

Отпечатано ИП Цопанова А.Ю. 362000, г. Владикавказ, пер. Павловский, 3.

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Чельдиева, Эльвира Измаиловна, Владикавказ

61 12-3/1197

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ГОРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

На правах рукописи

ЧЕЛЬДИЕВА ЭЛЬВИРА ИЗМАИЛОВНА

РЕЗУЛЬТАТЫ ИНТРОДУКЦИИ РАЗЛИЧНЫХ СОРТОВ ХМЕЛЯ ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ НА НИЗКИХ ШПАЛЕРАХ В УСЛОВИЯХ РСО-АЛАНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ.

Специальность 03.02.14 - биологические ресурсы

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель доктор биологических наук, профессор РЕХВИАШВИЛИ Э.И.

Владикавказ -2012

Содержание

Введение.....................................................................................4

Глава 1. Обзор литературы............................................................7

1.1 История возделывания хмеля обыкновенного (НшшЦш 1ири1из Ь.)........7

1.2 Ботаническая характеристика хмеля обыкновенного..............................9

1.3 Биологические особенности хмеля обыкновенного............................12

1.4. Агроклиматические условия выращивания различных сортов хмеля...................................................................................15

1.5 Биохимический состав различных сортов хмеля................................17

1.6 Послеуборочная обработка и хранение хмеля..................................21

1.7 Значение хмеля в различных отраслях народного хозяйства................23

Глава 2. Материал и методика исследований...........................25

Глава 3. Результаты исследований............................................29

3.1. Характеристика климатических ресурсов и почвы в зоне проведения исследований................................................................................29

3.2. Фенология развития растений хмеля.............................................32

3.3. Высота растений различных сортов хмеля в разные периоды онтогенеза ....................................................................................................................40

3.4. Урожайность биомассы хмеля......................................................46

3.5. Зимостойкость различных сортов хмеля в зависимости от внесения удобрений...................................................................................55

3.6. С одержание альфа-кислот в «шишках» различных сортов хмеля........57

Глава 4. Выделение и идентификация штаммов дрожжей из

сортов хмеля Сумерь и Крылатский............................................61

Глава 5. Технология приготовление пива на основе выделенного штамма дрожжей АигеоЬа81с1шт ри11и1ап8 и «шишек» различных сортов хмеля................................................65

5.1. Микробиологическая оценка пива приготовленного на основе

выделенного штамма дрожжей АигеоЬаз1с1шт риНикт и «шишек»

различных сортов хмеля..................................................................67

5.2. Физико-химическая оценка пива приготовленного на основе выделенного штамма дрожжей АигеоЬаз1с1шт ри11и1аш и «шишек»

различных сортов хмеля..................................................................69

Глава 6. Экономическая эффективность применения

удобрений при возделывании различных сортов хмеля............73

Заключение....................................................................................76

Выводы.....................................................................................78

Предложения производству......................................................79

Список использованной литературы.....................................................80

Приложения......................................................................................................98

Введение

Актуальность работы. Распространенный в дикорастущем виде по всей территории России и окультуренный для возделывания хмель относится к одному виду - хмелю обыкновенному (Нити1ш 1ири1ш Ь.).

В России хмель возделывается с незапамятных времен, и в недавнем прошлом площади его составляли более 4 тыс.га. Основным районом хмелеводства являлась Чувашская Республика, где плодоносящие насаждения располагались более чем на 2,5 тыс. га.

Успешно возделывался хмель в Брянской, Курской, Белгородской, Воронежской, Пензенской, Московской, Кировской областях, в республиках Марий-Эл и на Алтае. Однако за годы экономических неурядиц хмелеводческая отрасль пришла в полный упадок и в традиционных районах в настоящее время хмель практически не возделывается.

Интродукция и использование биолого-хозяйственных особенностей различных сортов хмеля в условиях РСО-Алания позволит более рационально организовать производство хмеля, так как основой высоких, устойчивых урожаев хмеля, как и любой другой сельскохозяйственной культуры, является внедрение в производство сортовых насаждений.

При этом наибольшая вероятность получения высокой продуктивности хмелеплантаций достигается путем использования сортов с различным периодом скороспелости.

Ценность хмеля обусловлена тем, что «шишки» этого растения являются обязательным и незаменимым сырьем для пивоваренной промышленности. В настоящее время пивоваренные предприятия Республики Северная Осетия-Алания работают в основном на импортном хмелевом сырье. Реальная перспектива обеспечения профильных предприятий Республики хмелевым сырьем высокого качества представляет актуальную задачу науки и производства.

Научная новизна диссертационной работы заключается в том, что впервые в агроклиматических условиях лесолуговой зоны РСО-Алания

4

интродуцированы шесть сортов хмеля: Подвязный, Крылатский, Сумерь, Цивильский, Михайловский и Дружный; определена продуктивность перечисленных сортов хмеля в агроклиматических условиях РСО-Алания и определено содержание в «шишках» альфа-кислот; выделены два вида дрожжей из «шишек» хмеля: Aureobasidium pullulans и Rhodotorula glutinis, депонированные во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов ФГУП ГосНИИгенетика.

Цель и задачи исследований. Целью диссертационной работы явилась интродукция и изучение биолого-хозяйственных особенностей различных сортов хмеля в условиях лесолуговой зоны РСО-Алания.

В задачи исследований входило:

1.Провести фенологические наблюдения при интродукции различных сортов хмеля в условиях РСО-Алания.

2.Изучить химический состав «шишек» интродуцируемых сортов хмеля.

3.Выделить и идентифицировать штаммы дрожжей из «шишек» интродуцируемых сортов хмеля.

4.Изучить перспективы хозяйственного использования «шишек» изучаемых сортов хмеля и выделенных штаммов дрожжей.

5.Определить физико-химические, органолептические и микробиологические показатели качества пива при использовании «шишек» хмеля с различной биолого-хозяйственной характеристикой.

6. Экономически обосновать целесообразность использования препаратов «Байкал-ЭМ1» и ПАБК при возделывании различных сортов хмеля.

Апробация результатов исследований. Материалы диссертационной работы доложены и обсуждены: на Международной научно-практической конференции «Научное обеспечение устойчивого развития агропромышленного комплекса горных и предгорных территорий» (Владикавказ, 2008), на Всероссийской научной конференции «Актуальные

проблемы экологии и сохранения биоразнообразия» (Владикавказ, 2008). Проведена опытно-промышленная апробация на ОАО ГКПД «Бавария».

Практическая значимость работы заключается в том, что результаты проведенных исследований позволяют рекомендовать создание в РСО-Алания плантаций хмеля сорта Сумерь, с целью дальнейшего использования его биомассы в пивоваренной промышленности республики. Основные научные положения диссертации, выносимые на защиту:

• результаты интродукции различных сортов хмеля в условиях лесолуговой зоны РСО-Алания;

• показатели зимостойкости различных сортов хмеля, в зависимости от внесения препаратов «Байкал-ЭМ1» и ПАБК 0,1%;

• показатели химического состава «шишек» различных сортов хмеля обыкновенного (Humulus lupulus L.);

• идентификационная характеристика выделенных из «шишек» хмеля двух штаммов дрожжей Aureobasidium pullulans и Rhodotorula glutinis;

• показатели качества пива с использованием «шишек» хмеля сорта Сумерь и чистой культуры дрожжей Aureobasidium pullulans; •показатели экономической эффективности применения микробиологического препарата «Байкал-ЭМ1» и биологически активного вещества ПАБК 0,1% при возделывании хмеля в условиях РСО-Алания.

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1.1.История возделывания хмеля обыкновенного (Humulus

lupulus L.)

Хмель обыкновенный (Humulus lupulus L.) относится к отделу цветковых или покрытосеменных растений (Magnoliophyta или Angiospermae), классу двудольных (Dicotylédones или Magnoliatae), подклассу гамамелидов (Hamamelididae), порядку крапивных (Urticales), семейству коноплевых (Cannabaceae). В семействе всего два рода: конопля (Cannabis) и хмель (Humulus) (Либацкий Е.П., 1993).

В литературе нет данных, точно устанавливающих родину хмеля. Одни исследователи (Buttery R.G., 1976) утверждают, что хмель - дикорастущее растение, широко распостранненное во всей Западной Европе.

JI.A. Махаури (2005) считает, что это растение только одичало здесь, а родиной его являются Юго-Восточная Россия, Сибирь, Средняя Азия и Северная Америка. Н.И.Вавилов относит хмель к средиземноморскому очагу происхождения. Ареал дикого хмеля простирается далеко на север, где он, вероятно, и был введен в культуру (Либацкий Е.П., 1984).

На территории РСО-Алания хмель обыкновенный встречается в природных условиях от низменности до среднегорья (Комжа А.Л., 2000). Сохранившиеся исторические документы свидетельствуют об употреблении на Руси хмеля уже в X веке. (Кулинич М.А., Михайличенко Е.П. 1988., Белороссова Н.В., 1954). Его использовали для приготовления пива, браги, слабых спиртных напитков. В XIV веке хмель возделывали как культурное растение не только для собственного потребления, но и для вывоза в Западную Европу (Белороссова Н.В., 1956).

Выращивание хмеля обыкновенного постоянно сопровождалось отбором лучших экземпляров, что привело к созданию сортов народной селекции (Белороссова Н.В., 1954).

Со временем из диких популяций хмеля сформировались местные сорта. В России производством хмеля традиционно занимались в республиках: Чувашия, Марий-Эл, Алтай, а также Брянской, Курской, Воронежской, Белгородской, Пензенской и некоторых других областях.

В 1970-80-ые годы, при большом спросе на хмелевое сырье для развивающейся пивоваренной промышленности, начали закладывать культурные хмельники со шпалерными сооружениями для навешивания поддержек из проволоки или пенькового шпагата, площади которых уже в 1975 году в границах РСФСР достигли 5,4 тыс. га. (Либацкий Е.П., 1984).

В последующие годы (1980-1985 гг.) методом гибридизации были выведены сорта - Истринский 15 (МОВИР), Смолистый, Гибридный (РНИХС), которые на достаточно больших площадях до сих пор возделывают во многих хмелеводческих хозяйствах.

После распада СССР выращивание хмеля территориально не изменилось, а вот площади его возделывания значительно сократились.

Основными производителями хмеля в Российской Федерации являются Чувашская Республика (82 %), Республика Марий-Эл (около 6,5 %) и Алтайский край (3,3 % российского хмеля).

Брянская, Нижегородская, Ульяновская, Омская области и Хабаровский край - производят чуть более 8 %. (Рупошева А.Р., Рупошева Г.В., 2000).

В 2008 году в Государственном реестре селекционных достижений находились сорта хмеля Подвязный, Крылатский, Сумерь, Цивильский, Дружный, Михайловский, которые разрешены для возделывания во всех регионах России.

Эти сорта зарегистрированы в 1990-2000 гг. По своим параметрам они соответствуют современным требованиям интенсификации производства, высокой продуктивности, достаточно устойчивы в местных природно-климатических условиях (Чельдиева Э.И., Рехвиашвили Э.И., 2008).

1.2. Ботаническая характеристика хмеля обыкновенного

Хмель обыкновенный (Humulus lupulus L.) - многолетнее травянистое двудомное растение (вьющаяся лиана) с однолетними (монокарпическими) побегами, относящееся к семейству коноплевые (Cannabaceae) из порядка крапивоцветные (Александров H.A., Крылова М.И., Рупошева А.Р., 1991 Губанов И.А., Киселева К.В., Новиков B.C., Тихомиров В.Н, 2003).

Многолетней (функционирующей в течение 20 лет и более) является только подземная часть растения - корни, подземные части побегов с почками и корневища с почками.

Надземная часть растения состоит из системы однолетних побегов, которые ежегодно весной отрастают из почек возобновления, за вегетацию проходят весь цикл развития, а на зиму отмирают (Сластенников В.В., 1971). Растения хмеля имеют вегетативные органы - корневище, корень, стебель, лист и генеративные - цветок, плод и семя. Стебель с расположенными на нем листьями и другими органами называют побегом. Побег развивается из почки. Почки представляют собой зачаточные побеги с очень укороченными междоузлиями. Они являются органами возобновления побега и растения в целом (Посыпанов Г.С., Долгодворов В.Е., 1998).

Различают боковые (пазушные) почки, сидящие в пазухах листьев, и верхушечные. Корень и стебель хмеля цилиндрические, располагаются вертикально, и у растений, выросших из семян, как бы переходят один в другой (Е.П. Либацкий 1993).

Граница между корнем и стеблем называется корневой шейкой. Ветвистое строение корня и стебля увеличивает численность этих органов растения, а также поверхность их соприкосновения со средой (Ванчура М., 1980).

По данным Е.П. Либацкого (1984), корни у хмеля выполняют три важные функции: прикрепляют растение к субстрату, поглощают из почвы воду, растворы минеральных солей и являются органом, запасающим питательные вещества. Корневая система вегетативно размножаемых

растений хмеля состоит из 10-12 и более сильно разветвленных толстых скелетных корней, покрытых корообразным слоем (Ковтун Н.Г., 1977).

По данным Е.П. Либацкого (1984), после отмирания корневых волосков на поверхности корешка остается только первичная кора, клетки которой имеют корообразные стенки и защищают внутреннюю ткань корня от повреждений и высыхания. Кроме того, на подземной части стебля, главном и боковых корневищах образуются мелкие мочковатые корешки, произрастающие главным образом в пахотном горизонте. Они покрыты тонким корообразным слоем, имеют более светлую окраску, чем скелетные корни.

В течение вегетационного периода у хмеля наблюдается два периода роста корней - весеннее - летний и осенний (Посыпанов Г.С., Долгодворов В.Е. 1998). Стебли у хмеля тонкие, длинные, вьющиеся. При толщине не более 13 мм, они достигают в длину 10-12 метров, а потому не могут самостоятельно держаться вертикально и пользуются для этого соседними растениями или другими опорами.

Характерной особенностью строения стебля хмеля как лианы является отсутствие прочного скелета, наличие крупных длинных проводящих сосудов и облегченная масса растения за счет небольшого запаса питательных веществ в самих стеблях и полого их строения. Прочность и гибкость стебля хмеля, по данным Е.П. Либацкого (1984), обеспечивается особенностью его строения: наличием лубяных волокон в стенках стебля и диафрагм в его узлах. Окраска стеблей бывает не только зеленой, но и красной. Зеленая окраска, как известно, обусловлена наличием хлорофилла в клетках, а у красностебельных растений в клетках первичной коры прямо под эпидермисом содержатся антоцианы, придающие стеблю красную окраску различных оттенков (Burgess А.Н., 1964., 1967).

Надземный побег хмеля представляет собой стебель с листьями и другими расположенными на нем органами. От основания до верхушки побег складывается из ряда повторяющихся однотипных образований, каждое из

которых состоит из междоузлия и узла с отходящими от него двумя супротивно расположенными листьями и пазушными почками у основания черешка листа. Из пазушных почек в узлах стебля вырастают два боковых побега (Darby P., Walker С., 1962). Листья у хмеля простые черешковые с небольшими прилистниками у основания. Черешки листьев имеют ту же окраску, что и стебли. Поверхность листовой пластинки пальчатораздельная, у основания сердцевидной формы (Учебная книга хмелевода, 1975).

По данным Е.П. Либацкого (1984), размер и дифференциация листовой пластинки у стеблевых листьев по длине годичного побега изменяются по типу одновершинной кривой. Анатомическое строение листа хмеля соответствует выполняемым им функциям. На поперечном сечении листа под покровной тканью (эпидермисом) находится столбчатая паренхима, образуемая удлиненными клетками с множеством хлоропластов. Это активно фотосинтезирующая ткань листа. Наиболее интенсивный прирост листовой поверхности наблюдается при активном росте растения до цветения. Перед цветением на растении насчитывается около 400 листьев, а в период уборки урожая - 600 (Ляшенко Н.И. 1981). Женские соцветия хмеля представляют собой колосообразные соцветия из 20-60 очень мелких цветков, густо собранных на очень короткой, тонкой коленчатой оси соцветия. Каждый женский цветок состоит из неразделенного зеленого околоцветника чашевидной формы и пестика, состоящего из завязи и двух рылец, которые первоначально имеют белый цвет, а к концу цветения становятся коричневыми. После цветения, все составные части женского соцветия сильно разрастаются, изменяются и после многократного увеличения превращаются в «шишку» хмеля (Полищук И.Б., 1980).

Мужские соцветия хмеля представляют собой сильно разветвленную метелку, на которой по одиночке, на коротких цветоножках, расположены мелкие цветки. На одном мужском растении наход�