Influence of foliar feeding with ultramicroelements on the productivity of anthocyanin-containing potato varieties in greenhouses

Full Text

Для диетического питания представляют интерес антоциансодержащие сорта картофеля, обладающие темноокрашенной мякотью и повышенной антиоксидантной активностью, которая заключается в способности защищать клетки от воздействия свободных радикалов. [13, 20] При этом они отдают свой электрон свободному радикалу, тем самым нейтрализуя его и предотвращая окислительный стресс. [18]

Значительный вклад в антиоксидантное действие сортов картофеля с окрашенной мякотью клубней вносят антоцианы – группа биофлавоноидов, растительные красители, по химическому строению представляющие собой фенольные производные. Как компоненты пищи они могут нормализовывать функции печени, понижать содержание холестерина в крови, предотвращая развитие атеросклероза, снижать риск развития ишемической болезни сердца и возникновения злокачественных новообразований. В клубнях картофеля таких сортов в небольшом количестве содержится мощный антиоксидант каротин – провитамин А. [2]

Один из ведущих факторов, определяющих химический состав и качество клубней картофеля, – сорт, поскольку от генетических особенностей растений зависит интенсивность их роста и развития, определяемые физиологическими особенностями. [4] Максимальная реализация генетического потенциала сорта требует регулярного оздоровления растений, выращивания миниклубней в закрытом грунте с последующим получением высококачественного семенного материала. [6]

Картофелю необходим определенный уровень минерального питания. [16] Повышение доз макроудобрений ухудшает качество урожая и негативно сказывается на состоянии почвенной биоты, не компенсируя отчуждаемые из почвы микроэлементы. Дефицит даже одного микроэлемента в растении может вызвать снижение урожая. Для оптимизации минерального питания растений, в том числе в закрытом грунте, целесообразно использовать микроэлементные удобрения. [6]

Выявлено, что обработка растений картофеля соединениями селена и йода повышает урожайность и насыщение ими клубней в разной степени в зависимости от сорта. [12, 17]

Применение селенита натрия на сортах Гулливер, Аметист и Гранд, выращенных на дерново-подзолистой среднеокультуренной супесчаной почве, повышало урожай товарных клубней на 1,1…1,8 т/га, содержание в них селена – 0,06…0,10 мг/кг, но не выше ПДК (0,5 мг/кг). [12]

Изучено влияние различных концентраций йодистого калия (0,005…0,10%) в виде однократной некорневой подкормки на картофеле сорта Метеор. [17] Применение йода обеспечило прибавку урожайности 0,78 т/га для варианта без удобрений, 4,91…9,95 т/га – с разными дозами NPK. Достоверные прибавки получены от концентраций KI 0,02…0,10%, но наибольшие – 0,06…0,10%.

Уникальный химический состав антоциансодержащих сортов картофеля обусловливает особенности потребления такими растениями элементов минерального питания, что следует в дальнейшем изучать. [7]

Микроэлементы легче всего усваиваются растениями в форме комплексонатов, которые сейчас используют в сельском хозяйстве преимущественно на основе этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТУК или ЭДТА). Свободный комплексон ЭДТУК и комплексонаты на его основе характеризуются значительной химической устойчивостью. При попадании в окружающую среду они накапливаются в почве, воде, не подвергаясь биодеградации, нарушают экологический баланс биоценозов и считаются одними из основных загрязнителей окружающей среды. На кафедре агрохимии, земледелия и лесопользования ФГБОУ ВО Тверская ГСХА разработаны комплексонаты на основе этилендиаминдиянтарной кислоты (ЭДДЯК) – экологически безопасного биоутилизируемого комплексона. [11] Комплексонат Se – ЭДДЯК показал высокую эффективность в некорневой подкормке различных сельскохозяйственных культур, что делает актуальным исследование его влияния на растения картофеля. [14, 15]

Цель работы – изучение действия Se – ЭДДЯК и йодистого калия на рост, развитие и продуктивность растений картофеля в закрытом грунте.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Исследования проводили в вегетационном опыте в теплице ФГБОУ ВО Тверская ГСХА в 2024 году по общепринятой технологии оригинального безвирусного семеноводства картофеля. [8] В сосуды объемом 5 л набивали предварительно пропаренный субстрат производства ООО «Технолог» (грунт питательный на основе торфа «Универсальный»).

Характеристика субстрата до закладки опыта: pH_KCl – 4,9, содержание общего азота – 1,44%, К₂О – 1365 ± 191 мг/кг, P₂O₅ – 182,7 мг/кг, валовое содержание B – 6,44 ± 1,93 мг/кг, Mo – 0,54 ± 0,22 мг/ кг, Se – ниже пределов обнаружения (0,1 мг/кг), I – 0,032 ± 0,002 мг/ кг. По литературным данным, содержание йода в пахотном горизонте торфяно-болотной почвы колеблется от 1,20 до 4,28 мг/кг, селена в различных торфах – 0,33…1,26 мг/кг. [1, 8] Таким образом, обеспеченность данного субстрата ультрамикроэлементами Se и I можно считать относительно низкой и их применение в некорневой подкормке может повысить продуктивность растений.

Семенной материал – растения, полученные тиражированием сертифицированных растений in vitro коллекции Банка здоровых сортов картофеля Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный исследовательский центр картофеля имени А.Г. Лорха» (Сертификаты соответствия № РСЦ 050 007 Е10965-24; РСЦ 050 007 Е1 0952-24).

Схема: фактор А (сорт): А₁ – Сюрприз, А₂ – Северное сияние); фактор В (некорневая подкормка растворами ультрамикроэлементов): В₁ – контроль; В₂ – Se – ЭДДЯК; В₃ – КI.

Повторность – трехкратная. Некорневую подкормку осуществляли два раза за вегетацию (7 июня и 26 июля) по 25 мл 0,0000254 М растворов соответствующих соединений на одно растение. Растворы Se – ЭДДЯК и КI приготовлены на кафедре агрохимии, земледелия и лесопользования ФГБОУ ВО Тверская ГСХА кандидатом химических наук, доцентом Т.И. Смирновой.

Объект исследования – сорта картофеля: Сюрприз (среднеранний, столового назначения, кожура красная, мякоть красно-пестрая); Северное сияние (среднеспелый, пригоден для производства хрустящего картофеля в вакуумной упаковке, кожура синяя, мякоть сине-пестрая). [3]

Закладывали и проводили вегетационный опыт по общепринятой методике. [5] Сосуды с грунтом перед посадкой выравнивали по массе (1,5 кг). В каждый сосуд 22 мая 2024 года высадили по одному растению in vitro. В течение вегетации ежедневно поливали в вечернее время из расчета 100 мл воды на сосуд. Учет урожая – 20 августа. Вегетационные сосуды с растениями находились в поликарбонатной теплице. Дисперсионный, регрессионный анализы результатов исследований выполнили в программе STRAZ.

Защита растений состояла из обработок препаратами Биотлин, ВРК от вредителей (еженедельно, 0,05 мл/ м²) и Рапид Голд, СП от болезней (два раза за вегетацию, 150 мг/м²).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Изменений в развитии картофеля в условиях закрытого грунта Тверской ГСХА не выявлено.

Продуктивность надземной массы растений картофеля изменялась под действием изучаемых факторов в течение вегетации (табл. 1). В начале (27.06.) масса листьев и стеблей у сорта Сюрприз была выше, чем у Северного сияния соответственно на 16,1 и 18,2 г/сосуд. В конце вегетации (20.08) разница по этим показателям была недостоверной (F_факт. < F_0.05), что связано с увяданием растений, особенно у более скороспелого сорта Сюрприз.

Таблица 1.

Влияние некорневых подкормок ультрамикроэлементами на продуктивность надземной массы сортов картофеля

Примечание. ^* – различия несущественны (F_факт. < F_0.05). То же в табл. 2-4.

Установлена разница по величине надземной массы между вариантами применения ультрамикроэлементов в начале вегетации (27.06.). Se-ЭДДЯК позволил повысить массу листьев у сорта Сюрприз на 6,0 г/ сосуд (12,2%), Северное сияние – 5,7 г/сосуд (17,7%). От действия KI получены аналогичные по величине прибавки: Сюрприз – 5,1 г/сосуд (10,6%), Северное сияние – 5,3 г/ сосуд (16,6%).

Зеленые листья – основные фотосинтезирующие органы растений. [16] Увеличение их доли, по отношению к общей массе ботвы, помогает растениям лучше усваивать энергию света. Наибольшая облиственность была характерна для сорта Северное сияние: в начале вегетации (27.06) – на 2,2%, к уборке миниклубней (20.08) – на 11,1% больше, чем у Сюрприза.

В начале вегетации ультрамикроэлементы повышали величину показателя на 2,4…3,4%, перед уборкой миниклубней – не оказывали на нее достоверного влияния.

Продуктивность фотосинтеза так же определяется содержанием в листьях фотосинтезирующих пигментов, в частности хлорофиллов. Для количественной характеристики обеспеченности листьев зелеными пигментами можно использовать индекс содержания хлорофилла (CCI) – относительную величину, характеризующую его уровень в листе. [19] В начале вегетации (27.06) разница между сортами по величине CCI была недостоверной (1,1 ед., что меньше НСР₀₅ = 1,3). В конце вегетации (20.08) величина показателя у сорта Северное сияние была выше, чем у Сюрприза на 4,3 ед., что объясняется среднеспелостью сорта (табл. 2).

Таблица 2.

Влияние некорневых подкормок ультрамикроэлементами на индекс содержания хлорофилла (CCI) в листьях сортов картофеля, ед.

Изучаемые ультрамикроэлементы повышали величину CCI в начале вегетации у сорта Сюрприз на 1,7…2,0 ед., Северное сияние – только в варианте с обработкой Se – ЭДДЯК на 2,0 ед., что указывает на рост содержания зеленых пигментов в этих вариантах. В конце вегетации разница между вариантами некорневой подкормки была недостоверной (F_факт. < F_0.05), вероятно из-за частичного пожелтения листьев.

Цель выращивания картофеля в теплице – получение миниклубней. [8] На предварительно пропаренном субстрате на основе торфа «Универсальный» с одного растения получено в среднем: у сорта Сюрприз – 13,1…15,9 шт. миниклубней общей массой 184,6…192,3 г, Северное сияние – 24,9…27,6 шт. (188,7…221,3 г). Их масса и число зависели от сорта, а средняя масса одного миниклубня – сорта и ультрамикроэлемента (табл. 3).

Таблица 3.

Влияние некорневых подкормок ультрамикроэлементами на выход миниклубней сортов картофеля

У сорта Северное сияние масса миниклубней была выше, чем у Сюрприза на 19,4 г/сосуд, число – на 12,3 шт. При этом у данного сорта были меньшие по массе миниклубни (на 5,4 г), чем у Сюрприза.

Изучаемые ультрамикроэлементы не вызвали достоверных различий по массе и числу миниклубней (F_факт. < F_0.05), но повысили их крупность: у сорта Сюрприз – с применением как Se – ЭДДЯК, так и KI (на 1,8…2,2 г или 14,9…18,4%), Северное сияние – КI (на 1,6 г или 23,4%). Рост средней массы одного миниклубня вызван активным поступлением ассимилянтов из-за усиления фотосинтетической деятельности растений в начале вегетации, поскольку в этот период в большинстве вариантов выявлено повышение массы листьев и содержания в них хлорофилла (табл. 1, 2).

Важный показатель качества миниклубней – содержание в них сухого вещества, основной компонент которого – крахмал, способствующий их лучшей лежкости. [10] В связи с этим, изучили содержание сухого вещества в органах картофеля (табл. 4).

Таблица 4.

Влияние некорневых подкормок ультрамикроэлементами на содержание сухого вещества в органах картофеля

Наибольшей величиной данного показателя характеризовался сорт Северное сияние, у которого она была выше на 1,4% в стеблях и 2,5% – в миниклубнях.

Применение ультрамикроэлементов повышало содержание сухого вещества в миниклубнях картофеля сорта Сюрприз – на 1,1…1,7%, Северное сияние – 1,1…1,4%. В большей степени росту показателя способствовало применение Se – ЭДДЯК.

Повышение содержания в миниклубнях сухого вещества связано с активным поступлением в них ассимилянтов из-за усиления фотосинтетической деятельности растений в начале вегетации.

Выводы. По результатам вегетационного опыта выявили влияние ультрамикроэлементов Se – ЭДДЯК и КI на массу листьев и листообеспеченость картофеля сортов Сюрприз и Северное сияние в начале вегетации, а также на среднюю массу одного миниклубня и содержание в нем сухого вещества в конце вегетации. Степень реакции зависела от сорта. У Сюрприза применение как Se – ЭДДЯК, так и KI повышало крупность клубней на 1,8…2,2 г (14,9…18,4%), содержание сухого вещества в них – на 1,1…1,7%. У сорта Северное сияние при КI отмечено повышение крупности клубней на 1,6 г (23,4%), Se – ЭДДЯК и KI – увеличение содержания сухого вещества в миниклубнях на 1,1…1,4%.

About the authors

Maxim N. Pavlov

Author for correspondence.
Email: maxnipav@gmail.com

PhD in Agricultural Sciences

Polina V. Kulagina

Email: maxnipav@gmail.com
Russian Federation, Tver

References

Supplementary files