Влияние ADEPT Agro.Bio и гумата калия на выход из покоя клубней картофеля при двухурожайной системе
Вопрос семеноводства картофеля в Степи Украины удачно решается методом двухурожайной культуры — посадкой летом пожнивно молодых свежеубранных клубней. Однако двухурожайная культура картофеля не находит широкого применения из-за несовершенства существующих методов нарушения периода покоя у свежеубранных клубней. Изучая влияние механических способов нарушения периода покоя у свежеубранных клубней в течение 4 лет, мы установили, что ни один из этих способов не является настолько эффективным, чтобы его можно было рекомендовать производству.
О стимулирующем действии гиббереллина на нарушение периода покоя у свежеубранных клубней указывают в своих работах зарубежные и советские ученые. Однако как в зарубежной, так и в отечественной литературе сообщается об отрицательном действии гиббереллина на рост корневой системы. Гиббереллин, в противоположность гетероауксину и другим ростовым веществам, стимулируя образование и рост побегов, подавляет корнеобразование. В смеси же гиббереллин и гетероауксин действуют как антагонисты.
Сравнительно высокую активность при нарушении периода покоя у растений проявляют вещества, содержащие сульфгидрильные группы (SH) или способные их образовывать в процессе изомеризации или химического превращения, такие как тиомочевина и соли ксантогеновых кислот. Для нарушения периода покоя наибольшее значение из этой группы веществ приобрела тиомочевина, 2-процентным раствором которой обрабатывают разрезанные на части клубни в течение двух часов с последующим проращиванием их в парниках в песке, смешанном наполовину с опилками.
Этот метод, хотя и более совершенный по сравнению с механическими, обладает рядом недостатков. Прежде всего, раны разрезанных клубней медленно заживают, плохо покрываются плотной пробковой непроницаемой тканью, что способствует проникновению в клубни гнилостных бактерий и вызывает их порчу. Кроме того, клубни прорастают малым числом глазков, недружно, и выемку их из парников для посадки приходится производить в два приема. Очень плохо стимулируется рост корневой системы. Клубни, посаженные в грунт с ростками, но без корней, дают сильно запоздалые всходы, а кусты часто не дают урожай. Из этого видно, что успех двухурожайной культуры картофеля прежде всего зависит от совершенства метода нарушения периода покоя.
Целью нашей работы было найти способ активного вмешательства в биохимические процессы, происходящие в свежеубранных клубнях, вызвать усиленное дыхание тканей и заставить клубни прорастать дружно, многими ростками с одновременным появлением корневой системы. Поэтому в своих исследованиях для нарушения периода покоя клубней мы использовали ряд физиологически активных органических веществ, таких как гуминовая кислота, гетероауксин, нефтяное ростовое вещество (НРВ), тиомочевина и их смеси.
Нефтяное ростовое вещество (НРВ), по сообщениям, значительно стимулирует не только рост надземной части растений, но и корневой системы. По литературным данным, большое влияние на процесс роста и развитие высших растений оказывают гуминовые кислоты. Установлено, что клубни картофеля дышат в основном при участии фенолазной системы. Согласно учению А.Н. Баха, для того чтобы произошло биологическое окисление, необходима активация молекулы кислорода, которая достигается образованием промежуточных перекисей — оксигеназ. В качестве оксигеназ могут функционировать полифенолы и их производные. По данным Л.А. Христевой, гуминовая кислота, находясь в ионодисперсном состоянии, поступает в растение, где полифенольные группировки гуминовых кислот при участии полифенолоксидазы окисляются кислородом воздуха и дают перекиси, т.е. превращаются в оксигеназы. Оксигеназы при участии фермента пероксидазы отщепляют атомарный кислород, который каталитически переносится на субстрат, а перекисная форма полифенола переходит в хиноны, обладающие очень высоким окислительным потенциалом, в силу чего они могут отнимать «активированный» водород из органических веществ, претерпевших соответствующий ферментативный катализ, и снова переходить в полифенолы. Следовательно, первопричиной физиологического действия гуминовой кислоты Л.А. Христева считает вовлечение дополнительных количеств молекулярного кислорода в реакции окисления и непосредственное участие ее молекул в процессах оксидоредукции.
Исходя из всех этих теоретических предпосылок, мы предприняли ряд investigations по данному вопросу.
Результаты исследований
Способы нарушения периода покоя у свежеубранных клубней
В опыте по нарушению периода покоя свежеубранные клубни картофеля перед проращиванием разрезали вдоль на две части и затем обрабатывали в течение двух часов водой, 2-процентным раствором тиомочевины, 0,001-процентным гетероауксином и 0,02-процентным раствором гумата калия в качестве источника гуминовой кислоты. Проращивали клубни 20 дней в песке при влажности 70-90% от полной влагоемкости и температуре 25-28°C. Результаты опыта приведены в таблице 1.
| Сорт | Контроль (необработанные клубни) | Обработаны водой | 2%-ная тиомочевина | 0,001%-ный гетероауксин | 0,02%-ный гумат калия | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Проросших клубней, % | Кол-во ростков на клубень | Проросших клубней, % | Кол-во ростков на клубень | Проросших клубней, % | Кол-во ростков на клубень | Проросших клубней, % | Кол-во ростков на клубень | Проросших клубней, % | Кол-во ростков на клубень | |
| Сорт №1 | 8,1 | 1,2 | 12,7 | 1,2 | 68,4 | - | - | - | - | - |
| Сорт №2 | 9,8 | 1,2 | 17,9 | 1,4 | 65,7 | - | - | - | - | - |
| Сорт №3 | 7,2 | 1,1 | 11,3 | 1,2 | 81,7 | - | - | - | - | - |
| Сорт №4 | 9,0 | 1,2 | 14,2 | 1,3 | 77,4 | - | - | - | - | - |
| Сорт №5 | 7,9 | 1,2 | 12,8 | 1,3 | 71,2 | - | - | - | - | - |
| Сорт №6 | 5,2 | 1,1 | 8,4 | 1,3 | 48,9 | - | - | - | - | - |
Результаты этих исследований показывают явное преимущество тиомочевины над гетероауксином и гуматом калия. Низкий процент проросших клубней под действием гетероауксина легко объяснить тем, что он является в основном стимулятором роста корневой системы и ингибитором надземной части. Что же касается гуминовой кислоты, то причина ее почти нейтрального действия на свежеубранные клубни была совершенно неясной.
В дальнейшем нами был заложен ряд опытов по совместному действию гумата калия, НРВ и гетероауксина с тиомочевиной. Кроме того, в опыт по нарушению периода покоя свежеубранных клубней был включен и гиббереллин. Условия проведения этих опытов были аналогичными условиям предыдущего опыта. Результаты исследований приведены в таблице 2.
| Сорт | Растворы, которыми обрабатывались клубни | Показатели | |||
|---|---|---|---|---|---|
| Проросших клубней, % | Среднее кол-во ростков на клубень | Средняя длина ростка, см | Клубней с корнями от числа проросших, % | ||
| Сорт №1 | 2%-ная тиомочевина | 64,3 | 1,40 | 0,63 | 31,3 |
| 0,02%-ный гумат калия | 21,0 | 1,68 | 0,86 | 38,7 | |
| Тиомочевина + гумат калия | 96,2 | 2,18 | 2,04 | 74,6 | |
| 0,001%-ное НРВ | 23,4 | 1,52 | 0,82 | 33,8 | |
| Тиомочевина + НРВ | 93,4 | 1,86 | 2,00 | 73,5 | |
| Тиомочевина + 0,001%-ный гетероауксин | 65,6 | 1,41 | 0,56 | 63,9 | |
| 0,001%-ный гиббереллин | 96,8 | 1,72 | 2,21 | 48,8 | |
| Сорт №2 | 2%-ная тиомочевина | 65,8 | 1,37 | 0,90 | 36,8 |
| 0,02%-ный гумат калия | 24,2 | 1,56 | 1,72 | 11,9 | |
| Тиомочевина + гумат калия | 95,6 | 2,29 | 2,25 | 79,4 | |
| 0,001%-ное НРВ | 22,1 | 1,45 | 1,43 | 42,1 | |
| Тиомочевина + НРВ | 94,1 | 2,10 | 2,53 | 71,9 | |
| Тиомочевина + 0,001%-ный гетероауксин | 68,4 | 1,39 | 0,72 | 68,2 | |
| 0,001%-ный гиббереллин | 95,5 | 2,15 | 2,49 | 49,9 | |
| Сорт №3 | 2%-ная тиомочевина | 71,1 | 1,27 | 0,58 | 32,3 |
| 0,02%-ный гумат калия | 19,6 | 1,49 | 0,84 | 38,0 | |
| Тиомочевина + гумат калия | 95,8 | 1,92 | 2,16 | 75,4 | |
| 0,001%-ное НРВ | 20,7 | 1,31 | 1,18 | 38,1 | |
| Тиомочевина + НРВ | 95,2 | 1,87 | 2,10 | 74,8 | |
| Тиомочевина + 0,001%-ный гетероауксин | 66,6 | 1,30 | 0,55 | 66,0 | |
| 0,001%-ный гиббереллин | 95,7 | 1,71 | 2,26 | 41,3 | |
| Сорт №4 | 2%-ная тиомочевина | 93,4 | 2,10 | 1,30 | 54,2 |
| 0,02%-ный гумат калия | 87,2 | 2,34 | 1,46 | 61,8 | |
| Тиомочевина + гумат калия | 98,7 | 2,78 | 2,62 | 83,9 | |
| 0,001%-ное НРВ | 88,0 | 2,40 | 1,41 | 60,0 | |
| Тиомочевина + НРВ | 98,8 | 2,69 | 2,50 | 83,3 | |
| Тиомочевина + 0,001%-ный гетероауксин | 90,2 | 2,07 | 1,27 | 82,0 | |
| 0,001%-ный гиббереллин | 99,3 | 2,88 | 2,80 | 70,7 | |
Совместное действие тиомочевины с гуминовой кислотой, как и НРВ с тиомочевиной, по своей активности значительно превзошло их действие по отдельности. Благоприятное взаимодействие гуминовой кислоты с тиомочевиной и НРВ с тиомочевиной на ускоренное пробуждение свежеубранных клубней, по нашему мнению, вызвано явлением синергизма, т.е. действием двух этих компонентов в одном направлении. Гуминовая кислота значительно усиливает начавшиеся под действием тиомочевины окислительно-восстановительные процессы, вызывает усиленное деление клеток в точках роста, значительно ускоряя рост ростков и корней.
Подобное явление наблюдал в своих работах академик Прат, стимулируя черенки различных растений гуминовой кислотой. Он указывает, что в начальный период под действием гуминовой кислоты рост растений ничем не отличается от контрольных, но, как только появляются почки, их рост значительно ускоряется. Причиной такого действия гумата калия, очевидно, является активация дыхания и обмена веществ в целом. Динамика активности пероксидазы является подтверждением этого.
Для выяснения причин повышенной стойкости кусочков свежеубранных клубней, обработанных смесью растворов тиомочевины и гумата калия в период проращивания против поражения их гнилостными бактериями, нами было проведено исследование степени заживления срезов у свежеубранных клубней. Появление на срезах клубней пробковой ткани — суберина — определяли по методу Ламалиера. Проведенные исследования образования пробковой ткани — суберина — на срезах свежеубранных клубней картофеля сорта Ранняя роза показали, что клубни, обработанные смесью тиомочевины с гуматом калия, уже через 6-8 часов по краям срезов начали покрываться суберином, а через 32-36 часов срез полностью покрывался тонким слоем этой ткани. На клубнях, обработанных одним раствором тиомочевины, срезы начали покрываться суберином через 10-12 часов и полностью покрывались тонким слоем через 50-52 часа.
При совместном действии тиомочевины и гетероауксина на пробуждение свежеубранных клубней явление синергизма не проявлялось. Активность гиббереллина по количеству проросших ростков в нашем опыте равнялась активности совместного действия тиомочевины с НРВ и гуматом калия, а по количеству клубней с корнями была значительно ниже.
Влияние стимуляторов роста на высоту урожая картофеля
Изучение влияния стимулирующих веществ на рост вегетативной массы и урожай картофеля проводилось с наиболее перспективными концентрациями стимуляторов, обеспечивающими наибольший процент пробуждения свежеубранных клубней. Для этого клубни картофеля обрабатывали смесью тиомочевины с гуматом калия, тиомочевины с НРВ и гиббереллином. Контролем служил вариант, где клубни обрабатывали только 2-процентным раствором тиомочевины. Сажали картофель во все годы проведения опытов в июле, убирали в октябре. Результаты учета роста вегетативной массы и урожая клубней картофеля приведены в таблице 3.
| Сорт | Растворы, которыми обрабатывали клубни | Вегетативная масса в период цветения | Урожай клубней | |
|---|---|---|---|---|
| Высота растения, см | Кол-во основных стеблей | |||
| Сорт№1 | 2%-ная тиомочевина | 30,0 | 1,26 | - |
| Тиомочевина + 0,02%-ный гумат калия | 47,7 | 1,78 | - | |
| Тиомочевина + 0,001%-ное НРВ | 43,1 | 1,67 | - | |
| 0,001%-ный гиббереллин | 42,5 | 1,69 | - | |
| Сорт№2 | 2%-ная тиомочевина | 41,9 | 1,26 | - |
| Тиомочевина + 0,02%-ный гумат калия | 51,1 | 2,07 | - | |
| Тиомочевина + 0,001%-ное НРВ | 50,5 | 1,94 | - | |
| 0,001%-ный гиббереллин | 48,3 | 2,00 | - | |
| Сорт№3 | 2%-ная тиомочевина | 40,3 | 1,15 | - |
| Тиомочевина + 0,02%-ный гумат калия | 50,9 | 1,82 | - | |
| Тиомочевина + 0,001%-ное НРВ | 50,6 | 1,74 | - | |
| 0,001%-ный гиббереллин | 48,3 | 1,64 | - | |
| Сорт№4 | 2%-ная тиомочевина | 28,6 | 1,63 | - |
| Тиомочевина + 0,02%-ный гумат калия | 34,9 | 2,52 | - | |
| Тиомочевина + 0,001%-ное НРВ | 33,9 | 2,37 | - | |
| 0,001%-ный гиббереллин | 34,4 | 2,48 | - | |
Эти данные показывают, что высота растений в период цветения по всем изучаемым сортам была значительно выше по вариантам, где клубни обрабатывали гиббереллином, а также смесью тиомочевины с НРВ и гуматом калия. Такое же явление наблюдалось и по количеству основных и боковых стеблей. Однако толщина боковых стеблей (диаметр на высоте 5 сантиметров от поверхности почвы) достигала наибольшей величины по вариантам, где клубни обрабатывали смесью тиомочевины с гуматом калия или НРВ.
Наши исследования показали, что ускорение роста корневой системы и вегетативной массы картофеля, а также повышение урожайности клубней под действием гуминовой кислоты объясняется не только усилением физиологических процессов, протекающих в растении, но и изменением анатомического строения тканей корней и листьев. Клетки всех элементов ткани молодого корешка (экзодермис, паренхима коры, эндодерма, перицикл, флоэма и ксилема) были значительно вытянуты и имели более удлиненную форму по сравнению с тканями корня, которые обрабатывали только тиомочевиной. Под действием гумата калия клетки палисадной паренхимы листа значительно удлинялись, формировался второй слой палисадной паренхимы, а кроющие и железистые волоски были более развиты и состояли из большего числа клеток. Листья же растений картофеля, клубни которых стимулировались только тиомочевиной, имели клетки палисадной паренхимы, расположенные в один слой, были укороченными и частично расширенными, а кроющие и железистые волоски были менее развиты и состояли из меньшего количества клеток. Подобное явление — удлинение клеток корня и изменение палисадной паренхимы листа под действием гуминовых кислот — наблюдалось у пшеницы, сахарной свеклы и помидоров.
Повышенная фотосинтетическая деятельность растений картофеля, клубни которых обрабатывали гуматом калия, обусловлена также повышенным содержанием хлорофилла в их листьях (таблица 4).
| Варианты опыта | Содержание хлорофилла, мг на 1 г сухого вещества |
|---|---|
| Обработка клубней 2%-ным раствором тиомочевины | 13,7 |
| Обработка клубней смесью раствора тиомочевины и 0,02%-ного гумата калия | 15,8 |
Высокий урожай клубней картофеля за годы проведения опытов был отмечен также по вариантам, где нарушали период покоя клубней смесью растворов тиомочевины с НРВ. Несколько ниже был урожай по гиббереллину и на последнем месте по урожайности оказался вариант, где клубни обрабатывали только тиомочевиной.
Влияние физиологически активных веществ на рост корневой системы у свежеубранных клубней
Приведенные данные показывают, что смесь растворов тиомочевины с гуматом калия и НРВ значительно ускоряет пробуждение свежеубранных клубней, способствует прорастанию их многими ростками, ускоряет заживление разрезов и уменьшает число клубней, пораженных гнилостными бактериями, увеличивает количество проросших клубней с корнями и повышает урожай картофеля. Однако образование корневой системы под действием этих стимуляторов роста удавалось получить не у всех проросших клубней.
Дальнейшие поиски в этом направлении натолкнули нас на следующую мысль. Известно, что корни растений, изолированные от надземной части, в искусственной среде продолжают дальнейший рост и, как орган гетеротрофный, более активно реагируют на различные сложные органические соединения, чем листья, их синтезирующие. Следует отметить, что в перегное, компосте, перегнойной почве, в навозе-сыпце накапливаются в значительных количествах образуемые микрофлорой и грибами антибиотики, биологические активаторы и гуминовые кислоты. В перегное имеются никотиновая кислота, производные пиридина, тиамин, биотин, рибофлавин, фолиевая кислота, пантотеновая и альфа-аминобензойная кислоты, ауксины, стрептомицин, пенициллин, террамицин и другие биологически активные соединения. Особенно положительную роль в стимулировании роста корневой системы играют ауксины, тиамин (витамин B1), гуминовая кислота, а также янтарная, фумаровая кислоты и другие. Исходя из этих соображений, мы заменили ранее применявшуюся среду для проращивания свежеубранных клубней — песок и опилки — на перегной.
| Сорт | Среда для проращивания | Среднее за годы проведения опытов |
|---|---|---|
| Сорт №1 | Песок | 95,5 |
| Сорт №1 | Перегной парниковый | 99,7 |
| Сорт №2 | Песок | 96,0 |
| Сорт №2 | Перегной парниковый | 99,9 |
| Сорт №3 | Песок | 94,7 |
| Сорт №3 | Перегной парниковый | 99,5 |
| Сорт №4 | Песок | 96,4 |
| Сорт №4 | Перегной парниковый | 99,8 |
Этот прием дал хороший результат. Все клубни к концу проращивания (на 20-й день) имели по нескольку развитых ростков и хорошо развитую корневую систему. Кроме того, по росту и развитию растения из клубней, пророщенных в перегное, значительно опережали растения из клубней, пророщенных в песке. Приведенные данные показывают, что растения из клубней, проращиваемых в перегное, имели более развитую вегетативную массу, особенно листовую поверхность, и обеспечили урожай клубней по отдельным сортам на 11,9-12,7% выше по сравнению с растениями из клубней, проращиваемых в песке.
Снятие кислородной недостаточности при нарушении периода покоя у свежеубранных клубней
Одним из основных условий нормального прорастания свежеубранных клубней является повышенная влажность среды. Недостаток влаги тормозит их прорастание, а избыток вызывает гибель от удушья. Дыхание растений — процесс аэробный. Его интенсивность определяется тем количеством кислорода, которое клетка может усвоить. В природе часто создается разрыв между потребностью растения в кислороде, его содержанием в среде и биологическим усвоением. Следовательно, явление кислородной недостаточности может быть причиной тех или иных форм страдания растения. По мнению Л.А. Христевой, снятие кислородной недостаточности повышает способность растения переносить неблагоприятные условия, и для этой цели можно использовать гуминовую кислоту, а также группы витаминов, принимающих непосредственное участие в переносе водорода.
Стимулирующее действие гуминовых кислот особенно заметно в начале развития растений и тогда, когда очень напряжены биохимические процессы, например, в момент образования репродуктивных органов, а также в тех случаях, когда внешние условия отклонены от нормы. Этой ценной особенностью гуминовой кислоты мы воспользовались при проращивании свежеубранных клубней, которое требует частых поливов. Для того чтобы избежать кислородной недостаточности, заложенные на проращивание клубни трижды поливали различными стимуляторами роста собственного и иностранного производства с интервалами между каждым поливом в 5 дней. Как показывает таблица 7, наилучший эффект был достигнут при проращивании кусочков свежеубранных клубней, обработанных смесью растворов гуминовой кислоты и тиомочевины в ящиках-яровизаторах, переслоенных парниковым перегноем и трижды политых 0,01-процентным раствором гуминовой кислоты. При этом способе в течение 18-20 дней достигалось 100-процентное прорастание всех клубней с большим количеством ростков и с хорошо развитой корневой системой. Гибели клубней от удушья и поражения гнилостными бактериями не наблюдалось.
| Клубни поливали | Вегетативная масса | Листья | Урожай | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Высота растений, см | Кол-во стеблей | Кол-во листьев на растение | Длина листа среднего яруса, см | Число листовых пластинок одного листа | Урожай клубней, ц/га | Содержание товарных клубней, % | |
| Водой (контроль) | 48,6 | 2,2 | 60 | 93 | 25,4 | 363,62 | 4,4 |
| Mind Extra, 60 г на 10 л воды | 51,0 | 2,3 | 67 | 127 | 26,5 | 446,92 | 5,5 |
| Mind (0,01%-ный) | 46,3 | 1,4 | 63 | 112 | 21,5 | 359,17 | 5,4 |
| Монометиламин (0,004%-ный) | 42,0 | 1,2 | 55 | 96 | 17,1 | 382,65 | 4,4 |
| Гумат калия Agro.Bio (0,01%-ный) | 44,0 | 1,3 | 61 | 100 | 18,7 | 362,25 | 4,9 |
| Adept Agro.Bio (0,005%-ный) | 50,0 | 1,8 | 63 | 122 | 24,5 | 423,48 | 5,2 |
| Adept Agro.Bio (0,01%-ный) | 57,0 | 2,5 | 66 | 132 | 27,8 | 464,28 | 5,5 |
| Adept Agro.Bio (0,05%-ный) | 48,5 | 2,0 | 62 | 124 | 27,0 | 427,55 | 5,1 |
| Adept Agro.Bio (0,1%-ный) | 45,5 | 1,7 | 56 | 118 | 25,4 | 358,15 | 5,1 |
Самый высокий урожай клубней при этом был 464,28 ц/га. На втором месте по развитию вегетативной массы и урожаю клубней оказался зарубежный препарат Mind Extra, давший урожай клубней в среднем 446,92 ц/га.
Таким образом, комбинируя обработку клубней картофеля смесью стимуляторов роста и проращивание их в перегное с поливом физиологически активными веществами, применяя определенную систему агротехники, нам удалось в течение ряда лет получить устойчивые урожаи картофеля при пожнивных посадках свежеубранными клубнями.
Выводы
Наиболее эффективным способом нарушения периода покоя у свежеубранных клубней является обработка их смесью 2-процентного раствора тиомочевины и 0,02-процентного раствора гумата калия, а также 2-процентного раствора тиомочевины и 0,001-процентного раствора нефтяного ростового вещества (НРВ) с дальнейшим проращиванием клубней в перегное с периодическим поливом их смесью указанных растворов. Совместное действие этих препаратов на свежеубранные клубни картофеля проявлялось в виде синергизма, т.е. обоюдного действия их в одном направлении. Кратковременное действие тиомочевины усиливается дальнейшим действием гуминовой кислоты или НРВ, благодаря чему значительно усиливается активность окислительных ферментов, и клубни прорастают более дружно, большим числом ростков и корней. Но абсолютным лидером по урожаю картофеля остается препарат Adept Agro.Bio.