CC BY
23
УДК 635.21: 631.559.2: 632.935.49
использование импульсного низкочастотного электрического поля для предпосадочной обработки клубней
Н.в. СТАЦЮК1, технолог К. ТАКУР2, PhD, научный сотрудник А.Н. РОГОЖИН1, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник
М.А. КУЗНЕЦОВА1, кандидат биологических наук, зав. отделом
всероссийский научно-исследовательский институт фитопатологии, ул. Институт, вл. 5, р.п. Большие Вяземы, Московская обл., 143050
2Tuberosum Technologies Inc., Broderick, SK, S0H 0L0 Canada
E-mail: [email protected]
Резюме. Испытания, проведенные в 2009-2011 гг. во Всероссийском научно-исследовательском институте фитопатологии, ЗАО «Озеры» (Россия, Московская область) и компании Tuberosum Technologies Inc. (Канада), показали, что предпосадочная обработка семенных клубней импульсным низкочастотным электрическим полем (ИНЭП) в сочетании со стандартными схемами защиты позволяет повысить урожайность и товарность картофеля, по сравнению с вариантом без средств защиты растений, до 37,5 и 30% соответственно. Проверка в среднетоннаж-ных исследованиях полупромышленного испытания на разных континентах также подтвердила перспективность использования ИНЭП для контроля развития болезней и формирования урожая качественного картофеля. Хорошие результаты выявлены даже по вредным организмам, передающимся преимущественно аэробно: предпосадочная обработка ИНЭП в комбинации с пятикратным опрыскиванием вегетирующих растений биологическим препаратом Агат-25К(100 г/га) снижает количество пораженных фитофторозом клубней на 7%, повышает урожайность на 4,1 т/га (22%) и товарность на 7,2%, по сравнению с необработанным контролем, что сопоставимо с показателями, полученными для стандартных схем химической защиты, в том числе с пятикратным применением препарата Браво в период вегетации. Следует отметить, что ИНЭП и технологии его применения не столь просты и бывают экономически трудно реализуемы, однако в связи с мировыми тенденциями по производству продуктов питания без использования агрохимикатов достаточно перспективны. На основании полученных результатов можно рекомендовать включение технологии предпосадочной обработки ИНЭП в интегрированные схемы защиты картофеля, а также применение этой технологии в комбинации с обработками биофунгицидами в экологизированных схемах защиты.
Ключевые слова: картофель, урожайность, товарность, импульсное низкочастотное электрическое поле, мини-клубни, органическое земледелие
Для цитирования: Использование импульсного низкочастотного электрического поля для предпосадочной обработки клубней/ Н.В. Стацюк, К. Такур, А.Н. Рогожин, М.А. Кузнецова// Достижения науки и техники АПК. 2015. Т.29. №8. С. 43-45.
Картофель - одна из важнейших сельскохозяйственных культур России, занимающая третье место в мире по его производству. На сегодняшний день в нашей стране выращивают 29-32 млн т картофеля в год [1]. Важный фактор, снижающий его продуктивность и качество, - развивающиеся на растениях возбудители многочисленных болезней. По нашим данным, в среднем по Российской Федерации ежегодные потери от фитофтороза составляют около 4 млн т. В годы эпифитотии при отсутствии защиты продуктивность культуры может снижаться в 1,5-2 раза [2]. В отдельные сезоны до 40% потерь урожая может быть также вызвано возбудителями альтернариоза. Выпады всходов картофеля из-за поражения ризоктониозом, серебристой паршой и антракнозом могут достигать 15-20% [3].
Основной способ защиты картофеля от перечисленных болезней - использование различных химических препаратов. Так, в ведущих картофелеводческих странах -Великобритании, Бельгии, Нидерландах и Франции - в течение вегетационного сезона проводят в среднем 12-19 химических обработок. В РФ среднее их число в фермерских хозяйствах и крупных агрохолдингах составляет, соответственно, 4-6 и 9-11 обработок за сезон [4]. Однако остаточные количества пестицидов в продукции и почве могут представлять серьезную угрозу, как для здоровья человека, так и для окружающей среды. Картофель принадлежит к сельскохозяйственным культурам, наиболее неблагополучным с точки зрения загрязнения остатками пестицидов [5]. Например, из 27 химических фунгицидов, применяемых во время вегетации растений против фитофтороза, 14 содержат манкоцеб или другие дитиокарбаматы. При попадании в почву эти действующие вещества в присутствии воды и кислорода деградируют в этилентиомочевину, оказывающую на подопытных животных канцерогенный и мутагенный эффект, а также вызывающую нарушения эндокринной системы [6].
Негативное влияние фунгицидов на здоровье человека и окружающую среду приводит к необходимости поиска новых экологически безопасных технологий, способных повысить урожайность картофеля и одновременно снизить кратность необходимых для этого химических обработок. Такие технологии могут быть также востребованы в органическом картофелеводстве, поскольку полный отказ от применения средств защиты растений существенно снижает продуктивность культуры [7].
К классическим экологически безопасным технологиям возделывания картофеля можно отнести предпосадочную обработку семенных клубней различными биопрепаратами (регуляторы роста, бактериальные препараты и биофунгициды) [8-10], а также термообработку и обработку различными физическими полями [11-13]. К последней группе относится технология предпосадочной обработки семенного материала импульсным низкочастотным электрическим полем (ИНЭП), разработанная сотрудниками Всероссийского научно-исследовательского института фитопатологии (ВНИИФ) совместно с представителями нескольких других российских исследовательских организаций [14]. Согласно ранее полученным данным, ее применение на картофеле без использования химических фунгицидов увеличивает урожайность культуры на 1520%, повышает устойчивость растений к фитофторозу и уменьшает поражение фитофторозом клубней [11].
Цель нашей работы - изучение влияния предпосадочной обработки семенных клубней ИНЭП в сочетании с различными схемами защиты растений от болезней на урожайность и товарность картофеля.
Условия, материалы и методы. В соответствии с ранее определенным оптимальным временем обработки ИНЭП клубней картофеля [11], ее продолжительность во всех экспериментах составляла 24 ч. Обработку проводили за 3-5 дн. до посадки. Параметры используемого электрического поля описаны в патенте [14].
Оценку возможности применения ИНЭП при выращивании картофеля без использования химических
фунгицидов осуществляли в 2010-2011 гг. на экспериментальном поле ВНИИФ (Раменская горка, Одинцовский район, сорта Санте). Площадь учетной делянки составляла 25 м2, размещение - рендомизированное, повторность - четырехкратная.
В исследованиях изучали эффект комплексного использования ИНЭП и биопрепарата Агат-25М (штамм H16 Pseudomonas aureofaciens и его метаболиты). Схема опыта включала следующие варианты: без обработки (контроль); предпосадочная обработка ИНЭП в сочетании с пятикратной обработкой вегетирующих растений биостимулятором Агат-25К в дозировке 100 г/га; пятикратная обработка вегетирующих растений фунгицидом Браво в дозе 3 л/га.
Дополнительно в 2010 г. в схему были включены варианты, предусматривающие только предпосадочную обработку ИНЭП и только пятикратное опрыскивание вегетирующих растений биостимулятором Агат-25К (100 г/га); в 2011 г. - варианты с комбинацией трехкратной обработки вегетирующих растений фунгицидом Ордан (2,5 кг/га) и двукратной фунгицидом Пенн-коцеб (1,6 кг/га); а также с комбинацией двукратной обработки фунгицидом Ридомил Голд МЦ (2,5 кг/га) и трехкратной фунгицидом Браво (3 л/га).
Первое опрыскивание посадок во всех вариантах с его применением проводили после смыкания ботвы в рядках, последующие - с интервалом 10-15 дней. Для обработок использовали ранцевый опрыскиватель.
Кроме того, в двух производственных экспериментах, проведенных на базе ЗАО «Озеры» (2011 г., Озерский район, Московская обл., сорт Saturna) и компании Tuberosum Technologies Inc., специализирующейся на выращивании столового мини-картофеля («baby potato»; 2009 г., Аутлук, Саскачеван, Канада, сорт Blushing Belle) была изучена целесообразность применения ИНЭП на фоне защитных обработок химическими фунгицидами, принятых в компаниях.
В условиях ЗАО «Озеры» объем обработанной партии посадочного материала был равен 2 т. Отбор проб для определения урожайности и товарности картофеля осуществляли в первой декаде сентября (за три недели до уборки). В испытаниях, проведенных в Канаде, обрабатывали 5 т семенного картофеля, который затем высадили на площади 2 га. Пробы с той же целью отбирали непосредственно перед уборкой с метровых делянок, рендомизированно расположенных в массиве посадок обработанного и необработанного картофеля, в 14-кратной повторности. В соответствии со спецификой работы компании к товарной фракции относили клубни размером 25-42 мм.
Оценку урожайности и товарности на учетных делянках осуществляли в соответствии с методическими указаниями [15].
Статистическую обработку результатов проводили с использованием программы «Дисперсионный анализ однофакторного опыта» (v. 1.02).
результаты и обсуждение. В опыте по изучению возможности применения ИНЭП при выращивании картофеля без использования химических фунгицидов в 2010 г. наибольшая прибавка урожайности к контролю (12,5 т/га) была получена в варианте с комбиниро-
Таблица 1. влияние различных схем защитных обработок на урожай и товарность клубней картофеля (Московская область, внииФ, 2011 г.)
Вариант Урожайность, т/га Доля больных клубней, % Товарность, %
Контроль 18,6 12,7 87,5
Агат-25 + ИНЭП 22,7 5,0 94,7
Браво 23,6 7,0 92,8
Ордан + Пеннкоцеб 25,5 6,8 93,1
Ридомил Голд + Браво 26,6 7,5 92,4
НСР0.05 4,0 3,9 2,4
При использовании фунгицида Браво она составила 1,0 т/га. Эффект от применения химического (Браво) и биологического (Агатом-25К) препаратов в этом году находился на одном уровне, а в варианте с предпосадочной обработкой клубней импульсным низкочастотным электрическим полем прибавка урожая была существенно выше, чем при опрыскивании вегетирующих растений, на 0,8-1,1 т/га, но достоверно ниже, по сравнению с комбинированной системой защиты (ИНЭП + Агат-25), на 0,7 т/га. Следует отметить, что такие результаты были получены на фоне слабого развития болезней и могут отражать стимулирующий эффект в исследуемых вариантах обработки.
В 2011 г. сухая погода в начале вегетационного сезона задержала развитие болезней картофеля, но дожди в середине лета обеспечили далее чрезвычайно благоприятные условия для развития фитофтороза. К периоду уборки пораженность ботвы в контроле и варианте ИНЭП + Агат-25К достигла 100%. Тогда как при использовании химических средств защиты она оставалась заметно ниже, что обеспечило более длительный вегетационный период и, следовательно, формирование дополнительного урожая, по сравнению с контролем и экологизированной схемой обработки. В то же время урожайность во всех экспериментальных вариантах была достоверно выше, чем в контроле (18,6 т/га, НСР = 4,0 т/га), на 4,18,0 т/га. При сравнении схем использования разных защитных средств различия между всеми вариантами были несущественными.
Дождливая погода во второй половине вегетационного периода спровоцировала достаточно высокий уровень поражения фитофторозом клубней. В контроле он был достоверно выше, чем в испытуемых вариантах. Причем в случае использования экологизированной схемы защиты величина этого показателя была наименьшей, однако различия носили характер тенденции. Аналогичные результаты получены и при оценке товарности клубней. В контроле она оказалась достоверно ниже, чем в других вариантах, различия между которыми были несущественными.
В производственных условиях ЗАО «Озеры» предпосадочная обработка ИНЭП в сочетании с использо-
ванной обработки ИНЭП и Агат-25
44 -
2,8 т/га (рис. 1).
рис. 1. Урожайность (НСР0 05 = 0,4 т/га) клубней картофеля сорта Санте (ВНИИФ, 2010 г.).
Таблица 2. влияние предпосадочной обработки инЭП на урожайность и товарность мини-клубней картофеля сорта Blushing Belle (Tuberosum Technologies, Саскачеван, канада, 2009 г.), средняя масса клубней с делянки площадью 1 м2, г
Параметр Контроль ИНЭП НСРПП5
< 25 мм 46,4 46,7 20,2
25-42 мм* 1394,8 1813,7 318,7
> 42 мм 180 264 139
Всего* 1621,7 2124,4 368,2
Урожайность, т/га 46,3 60,7 10,5
* Различия между контролем и опытом достоверны.
ванием принятой в хозяйстве схемы защиты растений в период вегетации обеспечила достоверное увеличение урожайности, по сравнению с вариантом без обработки (17,6 т/га), на 6,6 т/га (НСР005 = 5,3 т/га) и товарности - на 4,9% (НСР005 = 4,05%). Относительно невысокое увеличение товарности клубней в этом опыте может быть связано с ранним отбором проб (за три недели до уборки).
Согласно результатам, полученным в Канаде, предпосадочная обработка ИНЭП достоверно увеличила общую урожайность, по сравнению с контролем (46,3 т/га), на 14,4 т/га. В основном это произошло благодаря повышению массы товарной фракции клубней (табл. 2). Следует также отметить, что использование
ИНЭП достоверно увеличило количество клубней в товарной фракции на 19,3%.
выводы. Таким образом, тестирование экологизированной схемы защиты картофеля, включающей в себя предпосадочную обработку семенных клубней ИНЭП и пятикратное опрыскивание вегетирующих растений биопрепаратом Агат-25К, показало результаты, вполне сопоставимые с теми, которые обеспечивают стандартные схемы с применением только химических фунгицидов, в частности, с пятикратной обработкой посадок препаратом Браво.
Схема защиты, предусматривающая предпосадочную обработку ИНЭП в сочетании с опрыскиванием вегетирующих растений химическими фунгицидами, в производственных условиях в двух разных географических точках при выращивании картофеля различных сортов и назначения обеспечила существенное увеличение урожайности и повышение товарности клубней.
На основании изложенного, а также с учетом экологической безопасности ИНЭП, представляется целесообразным как включение предпосадочной обработки импульсным низкочастотным электрическим полем в интегрированные схемы защиты картофеля, так и использование этой технологии в комбинации с обработками биофунгицидами в экологизированных схемах защиты урожая.
Литература.
1. Россия 2014. Статистический справочник. М., Росстат, 2014. 62 с.
2. Филиппов А.В. Фитофтороз картофеля// Защита и карантин растений. №5 (приложение). 2012. С. 61-87.
3. Кузнецова М.А. Защита картофеля //Защита и карантин растений. № 5 (приложение). 2007. с. 1-28.
4. Hansen J.G., Andersson B., Bain R., et al. The development and control of late blight (Phytophthora infestans) // PPO-Special Report. №13. 2009. P. 11-25.
5. Pesticide Residues Monitoring Report. URL: http://www.pesticides.gov.Uk/Resources/CRD/Migrated-Resources/Documents/P/ PRC_2005_Q2_report.pdf (дата обращения: 25.05.2014).
6. Shykla Y., Arora A. Transplacental carcinogenic potential of the carbamate fungicide mancozeb // Environ. Pathol. Toxicol. Oncol. № 2. Vol. 20. 2001. P. 127-31.
7. Hamouz K., Lachman J., Dvorak P., Pivec V. The effect of ecological growing on the potatoes yield and quality// Plant, Soil and Environment. №9. Vol. 51. 2005. P. 397-402.
8. Охлопкова П.П., Васильева Р.Д., Иванова М.Н. Влияние экологически безопасных препаратов на распространенность болезней и урожайность картофеля //Достижения науки и техники АПК. № 6. 2013. С. 28-29.
9. Пусенкова Л.И., Максимов И.В., Марданшин И.С. Эффективность природных регуляторов роста в активации продукционного процесса и устойчивости к болезням растений картофеля //Достижения науки и техники АПК. № 8. 2011. С. 31-33.
10. Аминев И.Н., Хайбуллин М.М., Ишкинина Ф.Ф. Влияние биопрепаратов на качество клубней картофеля в условиях южной лесостепи республики Башкортостан//Вестник БГАУ. №1. 2012. С. 5-7.
11. Кузнецова М.А. Обоснование применения некоторых биологически активных препаратов и средств для защиты картофеля от фитофтороза. Дисс. канд. биол. наук. М., 2000. 124 стр.
12. Cramariuc R., Donescub V., Popac M., Cramariuc B. The biological effect of the electrical field treatment on the potato seed: agronomic evaluation// J. Electrostatics. Vol. 63. 2005. P. 837-846.
13. Pittman U.I. Biomagnetic response in potatoes. // Can. J. Plant Sci. Vol. 52. 1972. P. 727-733.
14. Способ предпосадочной обработки семенного материала сельскохозяйственных культур и послеуборочной обработки урожая: патент РФ № 2487519. № 2012105116/13; заявл. 15.02.12; опубл. 20.07.13, Бюл. № 20. 5 с.
15. Доспехов А.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). М.: Агро-промиздат, 1985. 351 с.
use of impulse low-frequency electric field for preplant treatment of tubers
N.V. Statsyuk1, K. Thakur2, A.N. Rogozhin1, M.A. Kuznetsova1
'All-Russian Research Institute of Phytopathology, Institute str., 5, Bolshie Vyazemy, Moscow region, 143050, Russia 2Tuberosum Technologies Inc., Broderick, SK, S0H 0L0 Canada
Summary. Tests carried out in 2009-2011 in the Russian Research Institute of Phytopathology, ZAO "Ozery" (Russia, Moscow region), and the company Tuberosum Technologies Inc. (Canada) showed that preplant treatment of seed tubers by impulse low-frequency electric field (ILEF) in combination with standard protection schemes enabled to improve productivity and marketability of potato up to 37.5 and 30%, respectively. Check in the medium tonnage studies of pilot tests on different continents also confirmed the prospect of ILEF for control of disease and formation of high-quality potato crop. Good results are revealed even for predominantly aerobic transmitted pests: preplant treatment by ILEF in combination with five-time spraying of vegetative plants by Agat-25K (100 g/ha) reduced the number of tubers affected by late blight by 7%, increases the yield by 4.1 t/ha (22%) and the marketability by 7.2% compared with the untreated control. This is comparable to indicators obtained for several standard schemes of chemical protection. It should be noted that ILEF and its application technology is not so simple, there are economically difficult to be implemented. However, due to the global trends in organic production they are promising. Based on the obtained results it can be recommended to include the technology of preplant treatment by ILEF in integrated schemes of potato protection, as well as the application of this technology in combination with treatments by biological fungicides in ecologically sound controls. Keywords: potato, yield, marketability, impulse low-frequency electric field, mini-tubers, organic farming.
Author Details: N.V. Statsyuk, Technologist (e-mail: [email protected]); K. Thakur, PhD, Researcher; A.N. Rogozhin, Cand. Sc. (Agr.), Senior Researcher; M.A. Kuznetsova, Cand. Sc. (Biol.), Head of Division.
For citation: Statsyuk N .V., Thakur K., Rogozhin A.N., Kuznetsova M .A. Use of impulse low-frequency electric field for preplant treatment of tubers. Dostizheniya nauki i tekhnikiAPK. 2015. V.29. No8. pp. 43-45 (In Russ)
