CC BY
107
2. Химический состав российских пищевых продуктов: Справочник/ Под ред. В. А. Тутельяна. -М.: ДеЛи принт, 2002. - 236 с.
3. Мурашев C.B., Шарагова H.H. Физико-химические свойства овощной и плодовой продукции и особенности ее хранения в охлажденном состоянии // Овощи России. - 2014. - №1 (22). - С. 60-61.
4. Шумилина В.В., Шумилина Н.В. Генетические ресурсы репы и брюквы. - СПб.: ВНИИ растениеводства им. Н.И. Вавилова, 2010. - 139 с.
5. Костко Н.Г. Товарные свойства корнеплодов брюквы и их формирование// Наука и общество в условиях глобализации: Сб. науч. статей. - Уфа: ИЦИПТ, 2016. - С. 50-53.
6. Crop Profile for Rutabaga in Canada, 2012/ Government of Canada Publications [электронный ресурс]. URL: http://publications.gc.ca. (дата обращения 25.04.2016).
7. Nunes M.C.N. Rutabaga [электронный ресурс]. - URL: http: //www.ba.ars.usda.gov/ hb66/rutabaga (дата обращения 25.04.2016).
8. Мурашев C.B., Гончарова Э.А., Бобко А.Л. Ферментативная активность в тканях растений в состоянии покоя и её связь с продуктивностью и хранением запасающих органов в охлажденном состоянии// Известия СамНЦРАН. - 2013. - Т. 15. - №3,- С. 1670-1672.
УДК 635.21, 633.491
Канд. с.-х. наук А.Н. КОНОНЕНКО (ФГБНУ ВИЗР, [email protected])
ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ИСТОЧНИКОВ СВЕТА НА РАЗВИТИЕ МИНИ-РАСТЕНИЙ КАРТОФЕЛЯ В УСЛОВИЯХ СВЕТОКУЛЬТУРЫ
Семенной картофель, микроклональное размножение картофеля, светокультура
Картофель - уникальная пищевая, техническая и кормовая культура, его свойства давно известны, благодаря этому он получил широкое распространение. Из-за универсальности картофеля ему еще не нашли заменитель как по вкусовым качествам, так и по пищевой ценности данного продукта. Эта нетребовательная культура имеет огромное мировое значение, и в частности в России. При этом Северо-Западный регион России имеет большие возможности для получения высоких урожаев картофеля. Но в связи с рядом причин за последние годы происходит снижение урожайности картофеля. Это связано с утратой высококачественного семенного материала, низким уровнем агротехники и распространением заражённых вирусами сортов картофеля [1].
Решить вышеперечисленные проблемы можно переводя отрасль на новый технологический уровень с ведением оригинального безвирусного семеноводства с использованием технологий меристемно-тканевых культур клонального микроразмножения, выращиванием микро- и мини-клубней [2].
При получении мини-растений очень важными показателями являются как качество среды, так и спектральный состав света, оказывающий большое влияние на процессы роста, регенерации и ризогенеза растений in vitro - является одним из главных факторов биопродуктивности растений.
В настоящее время проводится активный поиск оптимальных источников света для выращивания мини-растений картофеля. В семенном картофелеводстве широко используются гидропонные установки «Картофельное дерево» (КД-10 и КД-130), укомплектованные натриевыми лампами высокого давления мощностью 400-600 Вт. Использование данных источников света приводит к сильному перегреву растений картофеля. На установках «Урожай 9000» (ВНИИ сельскохозяйственной биотехнологии) используют люминесцентные лампы, которые также отличаются высокой теплоотдачей. Поэтому при производстве меристемного картофеля проводят постоянное вентилирование
для охлаждения помещения, что повышает риск проникновения через вентиляционные каналы вредных организмов. Необходим поиск новых источников света, которые отличаются умеренным выделением тепла в окружающую среду. Это позволит повысить изоляцию посадок мини-растений картофеля от внешней среды и избежать заноса вредных организмов, в том числе насекомых-переносчиков вирусов.
Таким образом, подбор оптимальных источников света для производства меристемного картофеля направлен на решение двух основных задач: 1) стимуляция роста, повышение биопродуктивности растений, укрепление их иммунитета; 2) усиление системы защиты растений за счет изоляции от внешней среды.
Именно поэтому целью работы было изучить влияние различных источников света в условиях in vitro на развитие мини-растений для получения стандартного посадочного материала.
В задачу входило проследить влияние спектрального состава света на морфогенез и ризогенез мини-растений картофеля.
В настоящее время светотехническая промышленность как отечественная, так и зарубежная выпускает широкий ассортимент ламп, которые можно использовать для облучения растений.
Необходимо отметить, что в технологии выращивания растений спектральный состав света принято выражать по содержанию в нем тех волн, которые оказывают наибольшее физиологическое воздействие на растения [3]. Учеными JI.B. Алексеенко и В.А. Высоцким выявлено, что красный и синий цвет ускоряют образование корневой системы растений in vitro. При этом синий участок спектра существенно влияет на суммарную длину корней [4].
Солнечный свет - основной показатель для жизни растений, который поглощается хлорофиллом и приметается в целях построения первичного органического вещества [5].
Красные (720-600 нм) и оранжевые лучи (620-595 нм) оказывают влияние на изменение скорости развития растения [1].
Синие и фиолетовые (490-380 нм) лучи участвуют в стимуляции образования белков и регуляции скорости развития растений.
Максвелл писал, что: «Совокупность всех электромагнитных волн образует так называемый сплошной спектр электромагнитного излучения».
Опираясь на данную цитату, можно сделать вывод, что разные спектры лучей будут по-разному воздействовать на растения.
Красный спектр лучей. Это основная энергия для фотосинтеза. Это освещение максимально влияет на развитие растения по сравнению с меньшим излучением.
Максимальная интенсивность поглощения этого излучения приходится на органы и листья растений, и в процессе фотосинтеза будет образовываться значительное количество углеводов.
После того как учеными была установлена особенность красного спектра лучей (600-690 нм), они пришли к выводу, что растения идеально будут воспринимать смену света темнотой, а также обратный процесс [6].
Светодиодные светильники для растений имеют монохроматическое излучение, чем и обусловлена их эффективность. Возможность подбора спектра в его фитоактивной части дает такие преимущества, как отсутствие излишнего теплового и ультрафиолетового излучения, исключаются неусвояемые растениями зеленый и желтый цвета.
Несмотря на то что светодиодные фитолампы сразу имеют свет с теми длинами волн, которые лучше всего подходят для подсветки растений, то есть чаще всего синего и красного света, воздействие фитосветильника на рост будет разным в зависимости от соотношения мощности излучения данных цветов [7].
Многие производители светильников, используя светодиоды, прекрасно понимают, что такой точности в длине волны добиться практически невозможно, при этом экспериментально эффективность фитоламп высокая, так как свет все равно расположен
вблизи от пика поглощения и практически полностью усваивается растениями. Поэтому правильнее будет говорить о диапазоне используемого света, при этом спектры 430-460 нм для синего и 640-660 нм для красного света можно считать вполне подходящими для выращивания большинства растений.
К недостаткам светодиодных светильников можно отнести их относительно большие размеры, что продиктовано стремлением добиться высокой интенсивности излучения за счет большего количества светодиодов, и сравнительно высокую стоимость светильников на первоначальном этапе. Высокая первоначальная стоимость светильников компенсируется относительно небольшим сроком окупаемости и достаточно большим сроком эксплуатации после этого, уже в условиях полностью возвращенных затрат на приобретение и нарастающей экономии за счет низкого энергопотребления [1].
Исследования проводились на базе ФГЪОУ ВО СПбГАУ в лаборатории управления биотехнологическими системами в агробизнесе в 2015-2016 гг. путем проведения лабораторных и модельных опытов на сортах картофеля Ред Скарлет, Чароит, Елизавета.
Опыты проводились в десятикратной повторности. Экспериментальные данные, полученные в опытах, подвергали математической обработке по Б.П. Доспехову [8].
Лабораторные опыты в культуре in vitro проводились по «Методическим указаниям по технологии оздоровления сортов картофеля» (1985). ГОСТ 29268-91 Картофель семенной. Оздоровленный исходный материал. Выращивание in vitro. Типовой технологический процесс. Биометрические измерения: высота, количество междоузлий, количество корней, длина корней на 7, 14, 21 день.
Биохимические анализы проводили по общепринятым методикам. Физиолого-биохимические исследования предусматривали определение сухих веществ (термостатно-весовым методом), хлорофилла a, b и каротиноидов (спектрофотометрическим методом) при длине волны 440, 662 и 644 нм соответственно [9].
В культуре in vitro применяли агаризированную среду, которую готовили на основе агара, образующего гель при рН 5,6-6,0. Питательная среда автоклавировалась 15-20 минут, при давлении 1 атм.
В опыте при получении мини-растений картофеля использовали лампы дневного света и светодиодный модуль со следующими качественными характеристиками:
Спектр УФ С 3 К ДК
Длина волны 380-399 400-499 500-599 600-699 700-780
Светодноды, отн ед 0,31 29,39 41,36 75,34 12,05
Соотношение (с:з:к) 1 1 3
Люм лампы, отн ед 0,97 31,75 67,30 39,62 12,98
Соотношение (с:з:к) 1 2 1
Схема опыта:
1. Фитотронная установка - оснащенная лампами дневного света, 4-6 клк.
2. Фитотронная установка - оснащенная светодиодными модулями, 4-6 клк.
Из полученных данных (табл. 1, рис. 1) видно, что высота мини-растений изучаемых сортов во все дни измерений была выше при применении светодиодов, чем на установках с лампами дневного света. То же наблюдается при измерении длины междоузлий. Но при этом количество междоузлий вне зависимости от качества света существенно не отличалось и находилось в пределах ошибки опыта. Исходя из вышесказанного, мы можем сделать предварительный вывод, что мини-растения, выросшие на светодиодных установках, по своему развитию не уступали мини-растениям, выросшим на установках с лампами дневного
света. Но при этом применение светодиодных источников экономичнее по энергозатратам в 2,5-3 раза и, несмотря на свою дороговизну, быстро окупаются.___
21 день пассажа
Высои расмемий, лллл ■ Кол во метдоу злий , ш I. ■ Длина междоузлий , мм
11,6
1 &,? 13,/
'Ъ.л
13
58,4
лл сд ЛЛ СД ЛЛ СД
Ред Скарлет Елизавета Чароит
Рис. 1. Биометрические показатели мини-растений картофеля на 21 день роста
Таблица 1. Влияние различных источников света на биометрические показатели мини-растений картофеля, 2016 г.
Сорт День пассажа Тип света Высота растений, мм У,% Количество междоузлий, шт. У% Длина междоузлий, мм У%
Ред Скарлет 7 ЛДС 16,8±2,20 18,36 1,4±0,37 36,89 8,9±1,76 27,62
СДК 20,2±3,79 26,28 1,9±0,41 29,88 9,9±1,00 14,25
14 ЛДС 44,1±2,35 7,44 4,5±0,38 11,71 9,1±1,Ю 16,96
СДК 68,5±5,02 10,26 5,0±0,34 9,43 12,7±1,43 15,79
21 ЛДС 53,6±3,78 9,88 3,9±0,71 25,50 12,0±2,20 25,56
СДК 66,0±2,88 6,10 3,4±0,69 28,41 16,8±2,74 22,79
Елизавета 7 ЛДС 10,8±2,42 31,41 1,3±0,35 37,16 7,2±1,89 37,01
СДК 15,4±2,96 26,90 1,4±0,37 36,89 9,3±2,75 41,43
14 ЛДС 46,6±4,42 13,27 3,7±0,48 18,24 11,7±1,47 17,66
СДК 53,4±3,39 8,88 3,5±0,38 15,06 14,2±1,28 12,59
21 ЛДС 57,5±4,97 12,08 3,5±0,61 24,28 13,9±2,00 20,12
СДК 75,3±6,36 11,81 3,7±0,68 25,64 19,2±3,59 26,13
Чароит 7 ЛДС 12,1±4,25 49,19 1,2±0,30 35,14 8,7±3,66 58,87
СДК 16,7±2,96 24,78 1,4±0,37 36,89 9,8±2,87 41,19
14 ЛДС 53,1±4,10 10,82 3,3±0,48 20,45 15,6±2,82 25,39
СДК 67,7±4,41 9,11 3,7±0,48 18,24 16,8±3,18 26,45
21 ЛДС 58,4±4,93 10,96 3,1±0,60 25,13 15,6±3,63 30,10
СДК 74,0±6,23 10,94 3,0±0,54 23,57 23,4±6,88 35,08
Примечание: Лампы дневного света - ЛДС, Светодиодный комплекс - СДК.
По данным, представленным в табл. 2, видно, что на 21 день вегетации у мини-растений, выросших на светодиодных установках, у сортов Елизавета и Чароит количество корней составило 3,5 шт. А мини-растения сорта Ред Скарлет образовали наибольшее
количество корней на установках с лампами дневного света - 5,6 шт. соответственно. На длину корней у сорта Елизавета различные источники света существенного влияния не оказали. Наибольшая длина корней наблюдалась у сортов Ред Скарлет и Чароит, выросших на установках с лампами дневного света.
Таблица 2. Влияние различных источников света на число и длину корней мини-растений картофеля, 2016 г.
Сорт День пассажа Тип света Число корней, шт. V,% Длина корней, мм V,%
Ред Скарлет 7 ЛДС 4,9±1Д9 33,95 13,8±2Д 1 21,38
СДК 4,1±0,92 31,38 15,9±5,36 47,04
14 ЛДС 6,9±0,98 19,86 44,2±6,08 19,24
СДК 8,0±1,51 26,35 42,6±3,25 10,66
21 ЛДС 5,6±1,22 30,58 51,8±7Д7 19,37
СДК 5,4±1,76 45,53 50,3±4,57 12,72
Елизавета 7 ЛДС 2,3±1,75 106,60 4,8±2,83 82,88
СДК 2,6±1Д8 63,33 12,4±8Д8 92,24
14 ЛДС 5,4±1,48 38,25 34,7±6,59 26,56
СДК 5,0±1,35 37,71 36,7±7,63 29,08
21 ЛДС 2,8±0,66 32,82 42,8±5,05 16,49
СДК 3,5±1Д8 47,14 42,7±11,54 37,86
Чароит 7 ЛДС 2,3±1,75 106,60 3,4±5Д4 212,84
СДК 2,6±1Д8 63,33 6,2±5,92 133,07
14 ЛДС 5,4±1,48 38,25 37,0±5,61 21,24
СДК 5,0±1,35 37,71 35,2±9,78 38,91
21 ЛДС 2,8±0,66 32,82 57,8±13,46 30,23
СДК 3,5±1Д8 47,14 38,0±14,23 48,57
Как видно из табл. 3, рис. 2, при изучении различных источников света существенных различий в хлорофилле а и Ь не было, всё было в пределах нормы. Наибольшее содержание хлорофилла а и Ь на 21 день наблюдалось у сорта Ред Скарлет, растущего под лампами дневного света, и составило 23,5 мг и 7,9 мг. Также наибольшее содержание сухого вещества наблюдалось у сорта Ред Скарлет - 14,9%.
Таблица 3. Влияние микробиопрепаратов на некоторые биохимические показатели мини-растений картофеля, 2016 г.
Сорт Вариант Сухое в-во, % Пигменты, мг %
хлорофилл каротиноиды
а b a+b
Ред Скарлет ЛДС 11,9 23,5 7,9 31,3 7,4
СДК 14,9 21,6 7Д 28,7 6,8
Елизавета ЛДС 13,9 19,4 5,9 25,3 6,0
СДК 14,1 20,8 6,9 27,6 6,6
Чароит ЛДС 13,9 16,1 4,9 21,0 5,0
СДК 12,5 15,8 4,9 20,6 5Д
Биохимические показатели
| Содержание сухого ве-ва в листьях, % ■ Пигменты, мг/г сух. в-ва хлорофилл а Пигменты, мг/г сух. в-ва хлорофилл Ь ■ Пигменты, мг/г сух. в-ва каротиноиды
ЛЛ СД ЛЛ СД ЛЛ СД
Ред Скарлет Елизавета Чароит
Рис. 2. Влияние микробиопрепаратов на некоторые биохимические показатели мини-растений
картофеля на 21 день роста
На основании вышеизложенного можно сделать следующие выводы:
1. При исследовании влияния различных источников света на некоторые биометрические показатели мини-растений картофеля в течение всего периода роста мы наблюдали незначительное превышения по биометрическим показателям, как побегов, так и корней у растений в варианте с применением светодиодного модуля. На последний день пассажа высота побегов у растений, находившихся под светодиодным модулем, превышала высоту побегов у растений, находившихся под лампами дневного света на 13-19 мм, при этом количество междоузлий у всех растений колебалось в пределах от 3 до 4 штук, то есть увеличение высоты побегов произошло за счет увеличения длины междоузлий. В наших исследованиях содержание сухого вещества и пигментов существенно не различалось при использовании различных источников света.
2. Так как использование светодиодных модулей экономичнее по сравнению с применяемыми лампами дневного света в 2 и более раз, имеет смысл применять СД комплексы, но для оптимизации роста и развития растений необходимо, чтобы в спектре светодиодных облучателей были все области видимого света, при этом преобладать должны красные, зеленые, синие и фиолетовые лучи.
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект № 1616-04079).
Литература
1. Ковалёв А.И. Совершенствование приёмов оздоровления и возделывания семенного картофеля в условиях Нечернозёмной зоны России: Дис... канд. с.-х. наук. - Великие Луки. 2015,- 141с.
2. Мякинькова Л.Л. Инновационные подходы к решению проблем переработки с/х продукции // Инноватика и экспертика. - М.: ФГБНУНИИ РИНКУЭ, 2011. - Вып. 2(7). - С.177.
3. Никифоров С.Г. Стабильность и надежность светодиодов закладывается на производстве // Компоненты и технологии. - 2007. - №5- С. 59-66.
4. Большина Н.П., Живописцев E.H. Исследование ламп ДРЛФ400 в комбинированном режиме // МИИСР Автоматизация процессов с.-х. производства: Сб. научных трудов / МИИСПД983. - С. 16-23.
5. Байрамбеков Ш.Б., Корнева О.Г. Возможности применения производных арахидоновой кислоты при выращивании раннего картофеля // Картофель и овощи. - 2009. - № 8. - С. 11.
6. Ходаева В.П., Куликова В.И. Выращивание оздоровленных исходных клубней с использованием различных способов ускоренного размножения в оригинальном семеноводстве картофеля // Достижения науки и техники АПК. - 2011. - №9. -С.36-38.
7. Farquhar G.D., von. Caemmerer S., Berry J.A. A biochemical model of photosynthetic C02 assimilation in leaves of C3 plants. // Planta-1980. -V. 149. - N. 1. - P. 78-90.
8. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта. - M.: Агропромиздат, 2011. - 351 с.
9. Ермаков А.И. Методика биохимических исследований. - М.: Агропромиздат, 1987. - 278 с.
УДК 633.49
Аспирант Я.М. ГРИГОРЬЕВ
(ФГБОУ ВО Чувашская ГСХА) Канд. с.-х. наук А.А. САМАРКИН (Глава администрации Комсомольского района) Доктор с.-х. наук Л.Г. ШАШКАРОВ (ФГБОУ ВО Чувашская ГСХА, [email protected])
РОСТ И РАЗВИТИЕ РАСТЕНИЙ КАРТОФЕЛЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СПОСОБА ПОДГОТОВКИ КЛУБНЕЙ К ПОСАДКЕ
Всходы, бутонизация, цветение, уборка, сорт, проращивание, провяливание
Картофель - ценная сельскохозяйственная культура, обладающая высоким потенциалом урожайности, для более полной реализации которого необходимо использование гибких наукоёмких экологически безопасных и экономически эффективных технологий возделывания, важным акцентом в которых является подготовка клубней к посадке.
От появления всходов до созревания растения картофеля проходят следующие фенологические фазы: всходы, бутонизация, цветение, начало и завершение отмирания ботвы, начало которых совпадает с рядом внешних морфологических изменений, связанных с формированием отдельных органов и частей растений. Принятые в фенологии фазы развития растений могут рассматриваться как объективные признаки этих изменений. Темпы формирования как вегетативных органов, выполняющих важнейшие функции питания, дыхания, водоснабжения, синтеза и передвижения веществ в организме, так и генеративных органов размножения являются итоговыми биологическими показателями, интегрирующими влияние всего комплекса факторов внешней среды и наследственной природы организма. Они в определенной степени влияют на продуктивность растений картофеля.
Способ подготовки клубней картофеля к посадке может оказывать определённое влияние на рост и развитие растений картофеля. Изучение данных закономерностей является предметом наших исследований.
На территории ООО «Слава картофелю» Комсомольского района Чувашской Республики в 2012-2014 г. были заложены полевые опыты и проведены исследования.
Опыт закладывали по двухфакторной схеме:
Фактор А - Способ подготовки клубней к посадке:
