CC BY
34УДК 635.21:631.573-022.52:631.5
ВОСПРОИЗВОДСТВО МИНИ-КЛУБНЕЙ В
ОРИГИНАЛЬНОМ СЕМЕНОВОДСТВЕ КАРТОФЕЛЯ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИЕМЫ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ И ИХ ЭФФЕКТИВНОСТЬ
В.Н. Зернов, А.Г. Пономарев
ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, Москва, Россия
Аннотация. В статье рассмотрены технологии получения мини-клубней в оригинальном семеноводстве картофеля и их результативность в зависимости от способа воспроизводства. Приведена схема воспроизводства безвирусных клубней картофеля и расчетная результативность применения технологического модуля нового поколения в сравнении с традиционными и гидропонными способами получения мини-клубней.
Многолетние поисковые работы по разработке установки для высокоэффективного способа получения мини-клубней картофеля на субстратах, учитывая при этом положительные моменты гидропонных систем, позволили выйти на новую технологию.
Анализ морфологических особенностей картофельного растения лег в основу высокоэффективного способа получения клубней картофеля при малообъемном использовании субстратов. Так как столоны образуются на затененной части стебля, стимулирование их образования предлагается проводить путем искусственного затенения и создания в этой зоне требуемого микроклимата. При такой технологии отпадает необходимость использования питательных грунтов для окучивания растений.
Предлагаемая технология позволяет сократить необходимый объем питательных субстратов для выращивания картофеля в два раза, а съемное укрытие зоны образования столонов дает возможность проводить периодический сбор клубней в процессе вегетации, что стимулирует дополнительное их образование. Внедрение предлагаемого способа получения мини-клубней не требует дорогостоящих автоматизированных установок.
Ключевые слова: картофель, мини-клубни, схема воспроизводства, субстратные технологии, гидропонные технологии.
Все больше организаций, занимающихся первичным семеноводством картофеля, переходят на современные методы массового получения исходного оригинального материала -безвирусных мини-клубней, с применением биотехнологических методов оздоровления от вирусных и прочих инфекций.
Аналитический обзор различных вариантов технологических процессов производства исходного оздоровленного материала картофеля позволил классифицировать их по способам получения мини-клубней [1]. В таблице 1 показана результативность получения мини-клубней в зависимости от способа их воспроизводства в расчете на одно оздоровленное микрорастение. Из таблицы видно, что традиционные способы воспроизводства безвирусных мини-клубней малоэффективны. Отметим, что к традиционным способам относятся варианты субстратного воспроизводства мини-клубней на стеллажах и в виде горшечной культуры, а также агрегатопоника и все варианты выращивания мини-клубней в полевых условиях. Все они характеризуются относительно небольшим коэффициентом размножения - за год (две ротации в вегетационных сооружениях и одна ротация в поле) от 6 до 25 мини-клубней от одного оздоровленного микрорастения. В среднем с одного растения традиционными способами собирают 10 мини-клубней.
Гораздо больший эффект получают при гидропонном (чистая гидропоника и аэропоника) способе выращивания мини-клубней -свыше 80 штук клубней от двух микрорастений за год (две ротации). С одного микрорастения 40 мини-клубней. Такой результат получают за счет открывающейся возможности сбора клубней по мере их нарастания. При отрыве клубня от столона на последнем появляется несколько ответвлений и на конце каждого из них образуется новый клубень, при этом период активного клубнеобразования увеличивается, растение как бы "омолаживается". Сбор мини-клубней по мере их нарастания позволяет иметь один размерный калибр (фракцию), в результате чего значительно упрощаются условия для разработки автоматической сажалки [2]. Недостатком этого способа выращивания является неестественные условия обитания корневой системы растения (воздушно-водная среда) и дорогостоящие автоматизированные установки отказ систем которых может привести почти к моментальной гибели растений, к тому же велика вероятность перезаражения всех растений находящихся в установке при попадании в раствор инфекции.
В таблице в разделе субстратного способа выращивания представлен технологический модуль нового поколения (4 столбец).
Таблица 1- Результативность получения мини-клубней в
зависимости от способа их воспроизводства
Показатели Способы воспроизводства мини-клубней
Вегетационные сооружения Поле
Субстратные Гидропонные Микро -растения Микро -клубни Рассада
В горшках На стеллажах Технологический модуль нового поколения Чистая гидропоника Аэропоника Агрегато-поника
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Технологические приемы возделывания Высадка микрорастений в горшки. Одноразовая уборка. Высадка микрорастений на стела-жах. Уборка одноразовая. Высадка микрорастений или микроклубней. Сбор микро или мини-клубней периодически Высадка микрорастений. Сбор мини-клубней периодически Высадка микрорастений. Сбор мини-клубней периодически Высадка микрорастений. Уборка одноразовая Высадка микрорастений Уборка разовая Получение микроклубней в лабораторных условиях, их посадка в поле. Уборка разовая Получение из микрорастений рассады. Высадка рассады в поле. Уборка одноразовая
Продолжение таблицы 1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Сбор клубней, шт./раст. Весенняя ротация Мини-клубни 5-10 шт./раст. массой от 10 до 100 г. Мини-клубни 3-8 шт./раст. массой от 10 до120 г. Микроклубни из микро-растений. > 80 шт./раст. массой 2-3 г. Мини-клубни > 40 шт./раст. массой от 10 до 25 г. Мини-клубни > 40 шт./раст. массой от 10 до 25 г. Мини-клубни 5-10 шт./раст. массой от 10 до 120 г. Мини-клубни 3-8 шт./раст. массой от 10 до 120 г. Микроклубни из пробирки 2-3 шт./раст. Мини-клубни 6-12 шт./мкк* 25 шт./раст. массой от 10 до 120 г. Мини-клубни 5-10 шт./раст. массой от 10 до 120 г.
Осенняя ротация Мини-клубни 5-10 шт./раст. массой от 10 до 100 г. Мини-клубни 3-8 шт./раст. массой от 10 до120 г. Мини-клубни из микроклубней > 50 шт./мкк* >4000 шт./раст. массой 10-25 г. Мини-клубни > 40 шт./раст. массой от 10 до 25 г. Мини-клубни > 40 шт./раст. массой от 10 до 25 г. Мини-клубни 5-10 шт./раст. массой от 10 до 120 г.
За год 15 шт. клубней с двух микрорастений 11 шт. клубней с двух микрорастений 4000 шт./раст. 80 шт. клубней с двух микрорастений 80 шт. клубней с двух микрорастений 15 шт. клубней с двух микрорастений 6 шт./раст. 25 шт./раст. 8 шт./раст.
мкк* - микроклубень.
Такой способ позволяет также, как и в гидропонных установках производить сбор клубней по мере их нарастания, оставляя тем самым за собой все положительные моменты гидропоники и аэропоники.
Корневая система при этом располагается в естественных для картофельного растения условиях - твердые субстраты (почвенный грунт, модифицированный цеолит и т.п.). Зона для образования столонов сформирована специальным укрытием, позволяющим производить сбор клубней по мере их нарастания. Предложенный способ позволяет воспроизводить мини-клубни не только из микрорастений (как в гидропонике), но и из микроклубней причем с большей эффективностью чем из микрорастений. Из одного микроклубня в среднем получается 50 шт. мини-клубней, тогда как из одного безвирусного растения - 40 шт. [7].
При проведении весенней ротации возникает проблема снятия периода покоя мини-клубней перед высадкой их в поле. Обработка стимуляторами для снятия периода покоя позволяет довести всхожесть клубней не более чем до 70 процентов. Поэтому при традиционных и гидропонных способах воспроизводства мини-клубней в весеннюю ротацию при посадке в поле часть из них теряется из-за низкой всхожести.
Предлагаемый технологический модуль нового поколения при производстве мини-клубней как в осеннюю, так и в весеннюю ротации (обе ротации мини-клубнями) будет иметь те же результаты, что и гидропонные способы выращивания.
Если же на технологическом модуле в весеннюю ротацию собирать с высаженных безвирусных микрорастений не мини-клубни массой 10-25 г., а микро-клубни массой 2-3 г. (их получается в среднем свыше 80 шт. с растения) и после прохождения у микроклубней периода покоя (при хранении их в холодильных камерах) во время осенней ротации повторно высаживать микро-клубни (а не микрорастения) в технологический модуль нового поколения, то в течение года от каждого микрорастения можно получить свыше 4-х тысяч мини-клубней. Это в 100 раз больше чем при гидропонных способах выращивания и в 400 раз больше традиционных способов. Посадка мини-клубней в поле производится в мае, когда период покоя после осенней ротации у мини-клубней уже пройден. Это исключает потери урожая в питомнике "супер-суперэлита" из-за низкой всхожести мини-клубней не прошедших период покоя (что имеет место при традиционных и гидропонных способах получения мини-клубней в весенних ротациях).
Картофельное растение от природы является культурой субстратной и многие ученые считают, что получение оздоровленного исходного семенного материала должно проводиться на почвенных субстратах. Поэтому, несмотря на активное распространение гидропонных технологий, продолжаются поисковые работы по разработке способов получения мини-клубней картофеля на
почвенных субстратах, обеспечивающих достижение наивысшего из возможных коэффициентов размножения за счет увеличения продуктивности каждого растения. Причем клубни желательно получать одного калибра по размеру.
На протяжении ряда лет нами проводились поисковые исследования по разработке установки для высокоэффективного способа получения мини-клубней картофеля на субстратах, учитывая при этом положительные моменты гидропонных систем [3, 4].
Анализ морфологических особенностей картофельного растения позволил выдвинуть и разработать гипотезу высокоэффективного способа получения клубней картофеля при малообъемном использовании субстратов. Так как столоны образуются на затененной части стебля, стимулирование их образования предлагается проводить путем искусственного затенения и создания микроклимата в зоне образования столонов [5, 6]. При этом отпадает необходимость использования ценных питательных грунтов для окучивания растений.
Реализация данного предложения (рисунок 1) позволила сократить необходимый объем питательных субстратов для выращивания картофеля в два раза, а съемное укрытие зоны образования столонов дало возможность проводить периодический сбор клубней в процессе вегетации, что стимулирует дополнительное их образование. Внедрение предлагаемого способа получения мини-клубней не требует дорогостоящих автоматизированных установок (как в гидропонике). Чтобы стимулировать процесс образования столонов достаточно разработать небольшой модуль со съемным приспособлением и, в зависимости от требуемого объема производства мини-клубней, размещать производственные модули в теплицах либо в иных вегетационных сооружениях.
■ЛЗ - V
Рисунок 1 - Субстратный способ получения мини-клубней со сбором их по мере нарастания
При выращивании мини-клубней в осеннюю ротацию (независимо от способа их получения) собранные клубни до высадки их в поле (май следующего года) проходят естественный период покоя. Выращенные же мини-клубни в весеннюю ротацию до высадки в поле не успевают пройти период покоя и перед посадкой требуется обработка клубней специальными препаратами для снятия периода покоя. Тем не менее, всхожесть обработанных стимуляторами мини-клубней не превышает 70%, т. е. теряется до 30% потенциальной урожайности супер-суперэлитного картофеля, полученного из мини-клубней весеннего сбора.
При выращивании картофеля на технологическом модуле нового поколения появляется возможность в весеннюю ротацию получать микро-клубни (свыше 80 шт. с каждого безвирусного микрорастения) и в осеннюю ротацию, после завершения периода покоя микроклубней, высаживать их в такие же установки для получения мини-клубней (свыше 50 шт. от каждого микроклубня). При такой схеме воспроизводства мини-клубней отпадает необходимость в использовании препаратов для снятия периода покоя клубней, так как это происходит естественным путем.
Заключение.
По результатам выполненных исследований можно сделать следующие выводы:
1. Предлагаемая технология периодического сбора клубней (по мере нарастания), выращиваемых на твердых субстратах позволит почти в два раза сократить объем питательных субстратов, в 1,5-2,0 раза удлинить период активной продуктивности картофельного растения по сравнению с традиционной технологией, организовать получение выровненных семенных клубней требуемого размера. Технология не требует дорогостоящего оборудования и материалов, как это имеет место в случае гидропоники, а относительная простота делает ее доступной для пользования не только в специализированных хозяйствах по первичному семеноводству, но и в фермерских хозяйствах и даже на участках любителей картофелеводов.
2. Создание и внедрение технологического модуля нового поколения для ускоренного воспроизводства исходного оздоровленного клубневого материала потенциально позволит увеличить выход мини-клубней с каждого микрорастения на два порядка (в 100 раз) по сравнению с перспективными на данный момент гидропонными способами.
Список использованных источников:
1. Зернов В.Н. Классификация способов получения
безвирусных мини-клубней картофеля на основе биотехнологических методов // Интеллектуальные машинные технологии и техника для реализации Государственной программы развития сельского хозяйства: материалы Международной научно-технической конференции. - М.: ВИМ, 2015. - С. 245-249.
2. Тимофеев А.И., Зернов В.Н. Механизация посадки картофеля в селекционно-семеноводческих питомниках // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 1983. - № 7. -С. 19-23.
3. Писарев Б.А., Зернов В.Н., Петухов С.Н., Кайдан В.П., Голосова Н.Н. Способ интенсивного получения клубней картофеля при малообъемном использовании субстратов // Вопросы картофелеводства. Науч. тр. ин-та. ВНИИ картофельного хозяйства. -М., 1994. - С.120-126.
4. Зернов В.Н., Петухов С.Н., Мусин С.М. Оздоровленные мини-клубни с торфоцеолитовых субстратов // Картофель и овощи. -1999. - № 6. - С. 24.
5. Писарев Б.А., Зернов В.Н., Балдина С.М., Курицина Л.И., Гвоздев Н.В., Романов Г.А., Классен П.В. Способ выращивания картофеля, Патент РФ № 2015653 МКИ A01G1/00 опубл. 15.07.94 Бюл. № 13
6. Писарев Б.А., Зернов В.Н., Макаров П.П. Многорядное устройство для выращивания растений, Патент РФ № 2040 МКИ A01G1/00 опубл. 14.08.95 Бюл. № 19
7. Зернов В.Н., Пономарев А.Г., Абрамов З.Т. Развитие и анализ технологического и технического обеспечения производства мини-клубней, выращиваемых в условиях вегетационных сооружений // Инновационное развитие АПК России на базе интеллектуальных технологий: материалы Международной научно-технической конференции М.: ВИМ, 2014. - С. 149-153.
Зернов Виталий Николаевич, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, techagromash@yandex.ги
Пономарев Андрей Григорьевич, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, agrodisel@mail.ги
ФГБНУ ФНАЦ ВИМ (Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ), 109428, Россия, Москва, 1-й Институтский проезд, 5, тел. 8(499) 171 43 49, vim@vim.ru
REPRODUCTION OF MINITUBERS IN ORIGINAL SEED-GROWING OF THE POTATO, PROCESSING METHODS OF CULTIVATION AND THEIR EFFICIENCY
V.N. Zernov, A.G. Ponomarev FGBNU FSAC VIM, Moscow, Russia
Summary. In article technologies of reception of minitubers in original seed-growing of a potato and their productivity depending on a way of reproduction are considered. The reproduction scheme virus-free tubers of a potato and settlement productivity of application of the technological module of new generation in comparison with traditional and гидропонными in the ways of reception of minitubers is resulted.
Long-term research project on the development of the equipment for highly-effective method of producing mini-tubers of potato substrates, taking into account the positive aspects of hydroponic systems made it possible to move to the new technology.
The analysis of morphological features of a potato plant formed the basis of a highly effective method of obtaining potato tubers at low-volume use of substrates. Since stolons are formed on the shaded part of the stem, it is proposed to stimulate their formation by artificial shading and creating the required microclimate in this zone. With this technology, there is no need to use nutrient soils for hilling plants.
The proposed technology allows to reduce the required amount of nutrient substrates for growing potatoes in half, and removable shelter zone of formation of stolons makes it possible to carry out periodic collection of tubers during the growing season, which stimulates their additional education. The introduction of the proposed method of obtaining mini-tubers does not require expensive automated installations.
Key words: potato, mini-tuber, the scheme of reproduction, substrate technology, hydroponics technology.
Zernov Vitaly Nikolayevich, candidate of technical Sciences, leading researcher, Russia, Moscow, Federal Scientific Agroengineering Center VIM, techagromash@yandex.ru
Ponomarev Andrey Grigoryevich, candidate of technical Sciences, leading researcher, Russia, Moscow, Federal Scientific Agroengineering Center VIM, agrodisel@mail.ru
(Federal Scientific Agroengineering Research Center VIM) 109428, Russia, Moscow, 1st Institutsky proezd, d. 5, tel. 8 (499) 171 43 49, vim@vim.ru
