doi: 10.15389/agrobiology.2024.5.1008rus
УДК 635.21:631.563/.547.1/.559.2
ПРОДУКТИВНОСТЬ ОБРАБОТАННОГО ЭТИЛЕНОМ СЕМЕННОГО КАРТОФЕЛЯ (Solanum tuberosum L.) В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УСЛОВИЙ ВЫРАЩИВАНИЯ
С.В. МАЛЬЦЕВ ✉, С.В. АНДРИАНОВ, С.Г. ШИШКОВА, С.В. ЖЕВОРА,
А.В. МИТЮШКИН, С.В. ВАСИЛЬЕВА, Д.С. БОЯРСКИЙ
В последние годы в России производство картофеля (Solanum tuberosum L.) в частном секторе сокращается, уступая место промышленному производству, составляющему 8,2 млн т/год. Это, в свою очередь, повышает требования к технологии хранения, которая должна обеспечивать возможность единовременной обработки тысяч тонн семенного картофеля для последующего выращивания в крупных масштабах, повышающих рентабельность производства. Известно, что этилен подавляет апикальное доминирование в начале прорастания клубней и тем самым способствует формированию большего числа боковых ростков, из которых образуются дополнительные стебли. Однако до сих пор неизученным остается вопрос реакции этилен-обработанных клубней на условия выращивания. Мы впервые разработали оригинальную математическую модель, позволяющую рассчитывать дозы минеральных удобрений и поливные нормы, которые обеспечат максимальную реализацию биологического потенциала этилен-обработанных клубней картофеля. Цель работы — изучить физиологическое влияние фитогормона этилена на биохимические показатели и продуктивность семенных клубней картофеля, а также разработать математическую модель зависимости величины товарной урожайности этилен-обработанного картофеля от фона минерального питания и влагообеспеченности растений во второй половине вегетации. Исследования проводили на экспериментальной базе «Коренево» ФГБНУ ФИЦ картофеля имени А.Г. Лорха (г.о. Люберцы, Московская обл.) в 2022-2023 годах. Газацию этиленом осуществляли в картофелехранилище вместимостью 1000 т с использованием оборудования фирмы «Restrain» (Великобритания). Картофель (S. tuberosum) выращивали на дерново-подзолистой супесчаной почве. Схема опыта включала следующие факторы: фактор А — обработка семенных клубней этиленом, I вариант — контроль (без обработки), II вариант — газация в дозе 15 мл/м3 с ноября по конец апреля; фактор Б — среднеспелые сорта картофеля Гранд и Вымпел; фактор В — доза удобрений при локальном внесении во время нарезки гребней, I вариант — N30P30K45, II вариант — N60P60K90, III вариант — N90P90K135, IV вариант — N120P120K180; фактор Г — количество осадков во второй половине вегетации (со второй декады июля по вторую декаду августа включительно), I вариант — 57,5 мм или на 39,8 мм меньше среднемноголетней нормы, II вариант — 135,2 мм или на 37,9 мм больше среднемноголетней нормы, составляющей за указанный период 97,3 мм. Картофель сажали в первой декаде мая (45 тыс. клубней/га, ширина междурядий 75 см). Определяли биохимические, биометрические показатели и урожайность картофеля. Выявлено физиологическое влияние фитогормона этилена на более ранний выход клубней среднеспелых сортов картофеля Гранд и Вымпел из состояния покоя, сопровождавшийся снижением содержания в них крахмала на 0,3 % и повышением содержания сахарозы на 0,06 % (р ≤ 0,05). Отмечено увеличение на 0,4 и 0,6 % (р ≤ 0,05) естественной убыли массы клубней при длительном хранении. Наблюдалось более активное и равномерное прорастание латеральных глазков при одновременном подавлении апикальных. Высота растений увеличивалась на 2,6-8,4 %, число стеблей на куст — на 27,7-37,1 %, площадь листовой поверхности — на 4,6-20,2 %, товарная урожайность — на 7,8-26,5 % (р ≤ 0,05). Наибольший прирост указанных показателей происходил при увеличении фона минерального питания от N30P30K45 до N60P60K90 при низкой влагообеспеченности растений и от N60P60K90 до N90P90K135 при высокой влагообеспеченности. Методом дисперсионного анализа установлено, что для формирования товарного урожая картофеля наиболее значимым фактором была доза минеральных удобрений (влияние 69,6 %), далее шли количество осадков, выпавших во второй половине вегетации (8,6 %), обработка клубней этиленом (7,2 %) и сорт (4,8 %). На основании регрессионного анализа разработана математическая модель, позволяющая с высокой точностью (коэффициенты детерминации R2 = 0,85 и R2 = 0,82 для этилен-обработанного картофеля и для семенных клубней без обработки) прогнозировать товарную урожайность картофеля и оперативно управлять ее величиной за счет применения соответствующих норм полива.
Ключевые слова: картофель, сорт, этилен, фитогормон, крахмал, сахароза, минеральные удобрения, осадки, товарная урожайность.
S.V. Maltsev ✉, S.V. Andrianov, S.G. Shishkova, S.V. Zhevora,
A.V. Mityushkin, S.V. Vasilieva, D.S. Bojarsky
In recent years, the production of potato (Solanum tuberosum L.) in Russia's private sector has been declining, giving way to industrial production which currently amounts to 8.2 million tons per year. This, in turn, increases the requirements for storage technology which should provide the possibility of simultaneous treatment of thousands of tons of seed potato for cultivation on a large scale, increasing the profitability. It is known that ethylene suppresses apical dominance at the beginning of tuber germination and thereby contributes to formation of a larger number of lateral sprouts from which additional stems are growing. However, the issue of ethylene-treated tubers response to growing conditions has not yet been studied. We have developed for the first time an original mathematical model to calculate the mineral fertilizer doses and irrigation rates that will ensure maximum realization of the biological potential of ethylene-treated seed potatoes. The aim of the research was to evaluate the physiological effect of the phytohormone ethylene on the biochemical parameters and productivity of potato plants obtained from seed tubers treated with ethylene, and to develop a mathematical model of the dependence of the commercial yield on mineral nutrition and moisture supply of plants in the second half of the growing season. The research was carried out at the experimental site Korenevo of the Russian Potato Research Centre (Moscow Province) in 2022-2023. Ethylene gassing was carried out in a 1000-ton potato storage facility using equipment of the Restrain Company Ltd. (Great Britain). Potato (S. tuberosum) was grown on sod-podzolic sandy loam soil. In the experiment, seed tuber exposure to ethylene was factor A which includes treatment I without gassing (control) and treatment II with gassing at a dose of 15 ml/m3 from November to the end of April). Factor B was medium-ripened potato cultivars Grand and Vympel. Factor C was fertilizer dose for local application during ridge cutting (I — N30P30K45, II — N60P60K90, III — N90P90K135, IV — N120P120K180. Factor C was precipitation from the second decade of July to the second decade of August inclusive (I — 57.5 mm, or 39.8 mm less than the average long-term norm, II — 135.2 mm, or 37.9 mm more than the average long-term norm which is 97.3 mm for the specified period). Potato was planted in the first decade of May with a density of 45 thousand tubers/ha and a 75 cm row spacing. Biochemical, biometric indicators and potato yield were assessed. The physiological effect of the phytohormone ethylene on the shortening of tubers dormancy of medium-ripened potato cultivars Grand and Vympel was revealed, accompanied by a decrease (р ≤ 0.05) in their starch content by 0.3 % and an increase in sucrose content by 0.06 %. Tuber weight loss during long-term storage increased by 0.4-0.6 % (р ≤ 0.05). There was a more active and uniform germination of the lateral buds with simultaneous suppression of the apical ones. The height of plants increased by 2.6-8.4 %, the number of stems per plant by 27.7-37.1 %, leaf surface area by 4.6-20.2 %, commercial yield by 7.8-26.5 % (р ≤ 0.05). The greatest increase in indicators occurred when the doses of mineral fertilizers increased from N30P30K45 to N60P60K90 with low moisture supply of plants, and from N60P60K90 to N90P90K135 with high moisture supply. Using analysis of variance it was found that the most significant factor for the commercial potato yield formation is the dose of mineral fertilizers (69.6 % effect), followed by the amount of precipitation in the second half of the growing season (8.6 %), treatment of tubers with ethylene (7.2 %) and the cultivar (4.8 %). Based on regression analysis, we have developed a mathematical model that predicts the commercial yield of potatoes with high accuracy (R2 values for ethylene-treated potatoes and seed tubers without treatment were 0.85 and 0.82, respectively). The model allows for the efficient management of crop commercial yields by applying appropriate irrigation rates.
Keywords: potato, cultivar, ethylene, phytohormone, starch, sucrose, mineral fertilizers, precipitation, commercial yield.
ФГБНУ Федеральный исследовательский центр |
Поступила в редакцию |
