Способ обработки посадочного материала картофеля

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к растениеводству, и может быть использовано в элитном семеноводстве картофеля на различных этапах производства оздоровленных семян методом верхушечной меристемы. Способ обработки посадочного материала картофеля включает воздействие потоком оптического излучения в красной области спектра. Воздействие осуществляют некогерентным светом с соотношением мощностей излучения не менее 5:1 в диапазоне длин волн 550-680 нм и свыше 680 нм соответственно при дозе облучения 100-200 Дж/м². В качестве посадочного материала используют пробирочные растения и семенные клубни картофеля. При использовании в качестве посадочного материала пробирочных растений картофеля облучение производят многократно в период вегетации, не менее 3 раз, начиная с 5-7 дня после черенкования, с интервалом в один день. Обработку семенных клубней картофеля проводят за 1-3 дня до посадки. Изобретение позволяет увеличить коэффициент размножения посадочного материала, повысить урожайность клубней и сократить схему размножения элитных семян картофеля на 1 год, а также повысить эффективность, упростить и удешевить способ. 7 з.п. ф-лы, 2 ил., 3 табл.

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к растениеводству, а именно к способам предпосадочной обработки посадочного материала картофеля, и может быть использовано в элитном семеноводстве картофеля на различных этапах производства оздоровленных семян методом верхушечной меристемы.

Известно, что свет является фактором мощного воздействия на рост и развитие растений. Запуск физиологических процессов в растении под действием света происходит через фоторецепторную систему, называемую фитохромом, преобразующую энергию световых импульсов в энергию биохимических реакций. [Кулаева О.Н. Как свет регулирует жизнь растений. / Соровский образовательный журнал, Т.7, №4. 2001. - С.6-11].

Известно, что фитохром состоит из двух взаимно превращающихся форм - ФХ_к и ФХ_дк. Одна форма фитохрома - ФХ_к поглощает красный свет и превращается в другую форму - ФХ_дк. Обратное превращение происходит под действием дальнего красного света. ФХ_к физиологически неактивен. Реакции, управляемые фитохромом, зависят от концентрации ФХ_дк:

Таким образом, физиологические реакции, приводящие к ускорению роста и развития растений, зависят от скорости превращения ФХ_к в ФХ_дк и от содержания в растении активной формы фитохрома ФХ_дк [Либберт Э. Физиология растений. - М., Мир, 1976, с.382-387].

Известен способ предпосадочной обработки клубней семенного картофеля, включающий воздействие на клубни потоком оптического излучения в спектральном диапазоне 360-700 нм, проводимой последовательно в 4 стадии с изменением спектрального состава и мощности излучения [см. Патент РФ №2076553, МПК А 01 С 1/00, 1997].

Недостатком данного способа является использование на заключительной стадии обработки излучения с низким содержанием красного света в диапазоне 600-700 нм по сравнению с излучением в области 380-500 нм (25-31% и 58-62% соответственно). Кроме того, необходимость использования в таком способе 4 типов источников с изменяющимся спектральным составом значительно увеличивает материальные затраты и затрудняет возможность встраивания установки для облучения в существующую технологическую линию размножения пробирочных растений картофеля.

Наиболее близким способом к заявляемому изобретению по совокупности признаков является способ предпосевной обработки семян, включающий совместное непрерывное воздействие на семена красным (КС) и инфракрасным (ИК) излучением [см. Патент РФ №95112900, МПК 01 С 1/00, 1997; Патент РФ №2090031, МПК А 01 С 1/00, 199 ], принятый за прототип. Воздействие ИК проводят с длиной волны от 900 до 980 нм (с максимумом излучения 940 нм) с дебитом дозы от 1.0 до 10 Вт/м², воздействие КС - с длиной волны 600-720 нм (с максимумом 660-670 нм) при соотношении дебитов доз КС и ИК соответственно 5:1-10:1 с в течение 60-360 с.

Существенным недостатком данного способа является то, что не учитывается существование в растении двух взаимопревращающихся форм фитохрома ФХ_к и ФХ_дк, отмеченных выше, и авторы аргументируют свою схему, ссылаясь только на спектр поглощения ФХ_к. Наличие в световом потоке излучения с длинами волн свыше 680 нм приводит к снижению содержания в биологической системе активной формы фитохрома и подавляет эффект физиологической стимуляции. В связи с этим в известном способе предпосевной обработки семян применяются высокие дозы облучения КС. Присутствие в световом потоке физиологически неактивного излучения 900-980 нм, не входящего в область поглощения фитохрома, также является недостатком известного способа, т.к. не вызывает физиологического эффекта стимуляции роста растений. Используемая в известном способе схема облучения не эффективна, т.к. не обеспечивает пространственной однородности светового потока. Кроме того, процесс обработки семян по известному способу требует значительных затрат из-за выполнения источников ИК и КС-излучения в виде светодиодов на основе твердого раствора галлий-алюминий-мышьяк либо в виде диодных лазеров, что не позволяет использовать известный способ для обработки пробирочных растений и семенных клубней картофеля.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в изучении эффективности воздействия потоком оптического излучения некогерентным красным светом на реакции растений, управляемые через фитохромную систему: прорастание семян, формирование листовых зачатков, рост побегов, клубнеобразование.

Технический результат от использования изобретения заключается в увеличении коэффициента размножения посадочного материала, повышении урожайности клубней и сокращении схемы размножения элитных семян картофеля на 1 год, а также в повышении эффективности, упрощении и удешевлении.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе обработки посадочного материала картофеля, включающем воздействие потоком оптического излучения в красной области спектра, воздействие осуществляют некогерентным светом с соотношением мощностей излучения не менее 5:1 в диапазоне длин волн 550-680 нм и свыше 680 нм соответственно при дозе облучения 100-200 Дж/м².

Целесообразно при использовании в качестве посадочного материала пробирочных растений картофеля воздействие производить в период вегетации.

Предпочтительно при использовании в качестве посадочного материала клубней картофеля воздействие производить не позднее чем за 1-3 дня до посадки.

Целесообразно, воздействие некогерентным светом на пробирочные растения картофеля начинать через 5-7 дней после черенкования.

Предпочтительно воздействие некогерентным светом на пробирочные растения осуществлять многократно в течение вегетации, не менее трех раз, с интервалом в один день.

На фиг.1 показана конструкция устройства для осуществления способа обработки посадочного материала картофеля. На фиг.2 приведена гистограмма дифференциального спектра (ФХ_к минус ФХ_дк), показывающая взаимопревращение двух форм фитохрома в зависимости от длины волны падающего потока (1), а также гистограмма распределения интенсивности излучения в зависимости от длины волны падающего потока для некогерентного источника (2). Из фигуры 2 видно, что диапазоны наиболее часто встречающихся интенсивностей излучения некогерентного источника практически совпадают с областью максимального накопления в биологической системе активной формы фитохрома ФХ_дк.

Устройство для осуществления способа обработки посадочного материала картофеля включает протяженную газоразрядную лампу 1 с наполнением, обеспечивающим соотношение мощностей излучения не менее 5:1 в диапазоне длин волн 550-680 нм и свыше 680 нм соответственно. Лампа 1 помещается в систему отражателей 3 и закрепляется на стеллаже, где производят размножение пробирочных растений (вместе с ртутной лампой дневного света, используемой в существующей технологии для дополнительного освещения пробирок в темное время суток). Пробирочные растения 2 устанавливаются в штативы параллельно газоразрядной лампе 1 на расстоянии не более 7 см от оси лампы, что обеспечивает плотность мощности излучения красного света не менее 0,1 мВт/см². Время обработки определяется указанной выше дозой облучения.

При использовании в качестве посадочного материала семенных клубней картофеля на место пробирок помещают клубни, которые раскладывают на стеллаже вдоль лампы в один ряд на расстоянии не более 7 см от оси лампы. Техника облучения и доза обработки аналогичны пробирочным растениям.

Примеры осуществления способа

Пример 1

Пробирочные растения картофеля сорта Сантэ облучали светом некогерентного источника при двух дозах облучения - 100 и 200 Дж/м². Для этого штативы с пробирками устанавливали в ряд параллельно протяженной газоразрядной лампе с излучением в указанном выше диапазоне на расстоянии не более 7 см от оси лампы. Время обработки определялось указанной выше дозой облучения и составляло 15 и 30 мин соответственно. Облучение трехкратное, первое - на пятый день после черенкования, последующие - с интервалом через день. Контролем служили необлученные растения. Контрольный и опытный варианты включали по двадцать пять растений в четырехкратной повторности.

По существующей технологии размножения безвирусного посадочного материала картофеля рост отчеренкованного растения в пробирке происходит в течение 3-5 недель в зависимости от достижения ими нужной высоты и количества междоузлий, по которым происходит черенкование. Чем больше высота растения и количество междоузлий, тем выше будет коэффициент размножения пробирочных растений, за счет чего сократится время получения нужного количества посадочного материала.

В течение вегетации измеряли высоту опытных и контрольных растений, измерения проводили с интервалом 5-7 дней. В конце вегетации (через 21 день после черенкования) помимо измерения высоты проводили подсчет количества междоузлий.

Далее контрольные и опытные пробирочные растения высаживали в теплицу и наблюдали за их ростом и развитием. В момент уборки тепличных клубней определяли выживаемость растений (процент выживших к уборке растений по отношению к количеству высаженных) и массу клубней с одного куста.

РЕЗУЛЬТАТЫ.

Усредненные показатели результатов испытаний представлены в таблицах 1 и 2.

Как следует из результатов испытаний, приведенных в таблице 1, у облученных растений в конце вегетации стабильно увеличивается высота растений на 6,1-7,8% и количество междоузлий - на 10-12,1% по сравнению с необлученными, что приводит к увеличению коэффициента размножения пробирочных растений в 1,1-1,3 раза. При высаживании облученных пробирочных растений в теплицу улучшается их выживаемость на 14-19% и повышается урожайность с одного куста на 13,1-22,1% (табл.2). За счет этого сокращается время получения нужного количества посадочного материала.

Пример 2

Семенные клубни картофеля репродукции суперсуперэлита сортов Сантэ и Луговской подвергали облучению некогерентным светом при дозе облучения 100 Дж/м² (время обработки 15 мин). Для этого семенные клубни раскладывали на стеллаже в один ряд параллельно протяженной газоразрядной лампе с излучением в указанном выше диапазоне на расстоянии не более 7 см от оси лампы.

Облученные клубни высаживали в поле на третий день после обработки одновременно с контрольными необлученными клубнями. Посадку производили четырехрядковыми делянками по 100 штук на делянку по схеме 70×30 в четырехкратной повторности. Таким образом, площадь одной опытной делянки составила 15,75 м².

В опыте проводили фенологические наблюдения в основные фазы роста и развития растений картофеля по методике ВНИИКХ (1967). Урожайность клубней определяли методом сплошной уборки делянок со взвешиванием с последующим пересчетом на гектар. Структуру урожая определяли непосредственно перед уборкой, для чего учитывали количество и массу клубней с 10 растений по следующим фракциям: мелкие - менее 40 г, семенные - 40-80 г, продовольственные - более 80 г (по методике ВНИИКХ, 1967). Содержание сухих веществ в клубнях определяли методом высушивания при 105°С до постоянной массы.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Выявлено положительное влияние некогерентного красного света при предпосадочном облучении семенных клубней на динамику роста, формирование урожая и качества картофеля. С первых фаз развития отмечалось заметное опережение в росте по сравнению с контролем опытных растений. Установлено, что данный способ обработки посадочного материала картофеля, стимулируя начальные ростовые процессы в растениях, увеличивает величину ассимиляционной поверхности листового аппарата и продуктивность фотосинтеза. В конечном итоге это определило уровень урожайности клубней картофеля. При использовании данного способа обработки посадочного материала повышается урожайность клубней обоих сортов на 22,4-34,2%, в том числе по фракциям семенного и продовольственного картофеля - на 23,7-50,8% (табл.3). Увеличивается коэффициент размножения клубней по фракциям семенного и продовольственного картофеля в 1,1-1,3 раза.

При действии света некогерентного источника в указанном выше диапазоне повышается не только продуктивность растений, но и, что не менее важно, качество клубней. Содержание в клубнях сухого вещества возросло на 1,4-4,3% (табл.3).

Таким образом, проведенные исследования по изучению воздействия потоком оптического излучения некогерентным красным светом на посадочный материал картофеля убедительно показали эффективность данного способа. Нами выявлено положительное влияние некогерентного красного света на динамику роста пробирочных и полевых растений картофеля, формирование урожайности и качества клубней. При использовании данного способа обработки пробирочных растений и семенных клубней картофеля увеличивается коэффициент размножения посадочного материала, повышается урожайность клубней и сокращается схема размножения элитных семян картофеля на 1 год.

Способ обработки посадочного материала картофеля

Таблица 1 Высота пробирочных растений и количество междоузлий в конце вегетации
Показатели	Контроль	Воздействие КС 15 мин	Отклонение от контроля, %	Воздействие КС 30 мин	Отклонение от контроля, %
Высота растений, мм	59,2±3,3	63,8±3,5	7,8	62,8±2,7	6,1
Количество междоузлий, шт	4,80±0,46	5,38±0,51	12,1	5,28±0,47	10,0
Таблица 2 Выживаемость и урожайность тепличных растений
Показатели	Контроль	Воздействие КС 15 мин	Отклонение от контроля, %	Воздействие КС 30 мин	Отклонение от контроля, %
Выживаемость, %	73	87	14	92	19
Масса клубней с одного куста, г	55,1±5,7	62,3±4,9	13,1	67,3±6,8	22,1
Таблица 3 Урожайность и качество клубней полевой репродукции
Показатели	Сорт Сантэ	Сорт Луговской
	Контроль	Воздействие КС 15 мин	Отклонение от контроля, %	Контроль	Воздействие КС 15 мин	Отклонение от контроля, %
Урожайность, т/га общая	15,5	20,8	34,2	21,4	26,2	22,4
в т.ч. по фракциям семенного и продовольственного картофеля	11,8	17,8	50,8	19,8	24,5	23,7
Содержание в клубнях сухих веществ, %	25,1	26,5	1,4	23,1	27,4	4,3

1. Способ обработки посадочного материала картофеля, включающий воздействие потоком оптического излучения в красной области спектра, отличающийся тем, что воздействие осуществляют некогерентным светом с соотношением мощностей излучения не менее 5:1 в диапазоне длин волн 550-680 нм и свыше 680 нм, соответственно, при дозе облучения 100-200 Дж/м².

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве посадочного материала картофеля используют пробирочные растения.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве посадочного материала картофеля используют семенные клубни картофеля.

4. Способ обработки посадочного материала по п.2, отличающийся тем, что воздействие осуществляют некогерентным светом в период вегетации.

5. Способ обработки посадочного материала по п.4, отличающийся тем, что воздействие осуществляют некогерентным светом через 5-7 дней после черенкования.

6. Способ обработки посадочного материала по п.4, отличающийся тем, что воздействие осуществляют многократно, не менее трех раз.

7. Способ обработки посадочного материала по п.6, отличающийся тем, что многократное воздействие производят с интервалом в один день.

8. Способ обработки посадочного материала по п.3, отличающийся тем, что в качестве посадочного материала используют семенные клубни картофеля, воздействие осуществляют некогерентным светом не позднее, чем за 1-3 дня до посадки.