К.с.-х.н., Болиева З.А.; Д.с.-х.н., Бекузарова С.А.;

д.с.-х.н., Басиев С.С.; к.с.-х.н., Доева Л.Ю.

ГНУ Северо-Кавказский НИИГиПСХ Россельхозакадемии, Россия

Биохимические модификации в посадочном материале картофеля под воздействием элементов снежной технологии при выращивании раннего картофеля

В настоящее время большое внимание уделяется экономической обстановке, в которой оказались животные организмы и растительный мир. В связи с этим, следует отметить, что внимание ученых к техногенным факторам внешней среды вполне обосновано, так как при сохранении существующих объектов техногенных выбросов, экологически опасных технологий возделывания сельскохозяйственных культур через сравнительно короткое время остро встанет вопрос о сохранении всего живого на планете [8].

Поэтому, в связи с глобальными проблемами экологии важное значение приобретает поиск природных, экологически безопасных низкозатратных ресурсов, стимулирующих рост и развитие растений, снижение их заболеваемости.

Так, например, за последние годы достигнуты большие успехи в области изучения физики низких температур. Эти достижения в значительной мере способствовали широкому использованию холода в биологии. Исследования в этой области привели к возникновению науки – криобиологии.

В настоящее время криобиологические исследования в комплексе с природными агрорудами (лескенит, аланит, ирлит-1) говорят об актуальности использования низких температур для решения важнейших народно-хозяйственных программ, где производство картофеля в трудных экологических и экономических условиях занимает весьма важное место.

Картофель, как и каждое растение, обладает способностью адаптации в меняющихся условиях внешней среды, которые обусловлены его генотипом. Следовательно, можно констатировать, что чем выше способность картофельного растения изменять метаболизм в соответствии с окружающей средой, тем шире норма реакции данного растения на новые экстремальные условия (резкие перепады температур) и лучшая способность к адаптации в этих условиях.

Резкие перепады температур приводят к различным изменениям в организме не только картофельного растения, но и других культур. Известно, что неблагоприятные условия нарушают физиологические процессы, систему реакции, белковый обмен и другие жизненно-важные функции растительного организма. Изменение уровня физиологических процессов при действии низких температур служит диагностическим показателем, если сравнивать холодостойкость изучаемых видов и сортов картофеля [4, 7, 11].

Исследованиями многих ученых доказано, что при воздействии низких температур большое влияние на степень устойчивости оказывает количество содержания сахаров, регуляторов роста и других веществ, образующихся в клетках. Влияние сахаров на устойчивость к перепадам температур многостороннее и главное из них – это защита белковых соединений от коагуляции [3, 6]. Это можно объяснить тем, что при периодическом воздействии низких температур белковые соединения в клетках растения частично гидролизуясь, увеличивают содержание свободных аминокислот, что дает возможность свободному их передвижению в цитоплазме клетки [9,10, 12].

Следовательно, именно последовательная обработка семенного материала картофеля снегом позволит получить устойчивые к холоду растения с повышенными биохимическими показателями, с одновременным повышением продуктивности и устойчивости к болезням.

Для оценки холодостойкости и изучения динамики биохимических процессов использовали метод предпосадочной обработки клубней картофеля различных сортов снегом в смеси с цеолитовыми глинами – 1-2 кг лескенита, аланита и ирлита-1 на 10 кг снега.

Лескенит (месторождение Республика Северная Осетия – Алания, с. Лескен) содержит в химическом составе до 245 г кальция, 2,5 г фосфора, 166 г калия, 6,4 г натрия, 21,1 г магния, 1,43 г марганца, 22,1 г железа, 40,5 мг меди, 126,2 мг цинка, 27,8 мг кобальта, 2,2 мг йода, рН=8,46.

Аланит (месторождение Республика Северная Осетия – Алания, Моздокский район). Порода содержит до 32,7 % калия, 16,6 % алюминия, 6,17 % железа. Марганца, серы, калия, меди и цинка от 0,1 до 0,9 %. Особенно ценным в аланите является высокая кремнистость – 52,7 %, которая приводит к повышенной селективности и химической устойчивости. Аланит при рН=9 снижает кислотность почвы.

Ирлит-1 также богат макро- и микроэлементами, реакция среды нейтральная – 6,9 [1].

Объектом исследования являлись сорта: Владикавказский, Юбилейный Осетии, Волжанин, Романо и Санте. Площадь делянки 50 м², повторность 4-х кратная. Опыт был заложен в СПК «Казачий хутор» Пригородного района РСО – Алания в 2009-2011 годах.

Предпосадочную обработку клубней, с едва наклюнувшимися ростками, снегом слоем в 4 см в комплексе с лескенитом, аланитом и ирлитом-1 начали с 15 января с интервалом 7-8 дней в помещении при температуре +10^оС. Посадку клубней произвели в I декаде марта. После уборки урожая, 25-27 июня, клубни подвергались химическому анализу для оценки биохимического состава мякоти клубня по сортам – крахмал, протеин, сухое вещество, витамин «С», сахар. Анализы проведены в лаборатории ГНУ Северо-Кавказского НИИГиПСХ Россельхозакадемии согласно общепринятым методикам [2, 5].

Результаты исследований показывают, что сорта неодинаково реагировали на воздействие холода – таблица 1.

Из приведенных данных таблицы 1 следует, что максимальное количество белка содержится в клубнях на варианте с применением 4-5 кратной обработки их снегом в комплексе с лескенитом и составляет 2,12-2,24 % у сортов Юбилейный Осетии и Романо соответственно, или выше контроля на 0,78-0,82 %. Менее интенсивно шло накопление белка на варианте снег + ирлит-1 в клубнях сорта Санте – 2,08 %, что выше контрольного варианта на 0,72 %. Как видно из таблицы 1 накопление белка происходило в разной степени интенсивности по сортам выше контроля.

Таблица 1 – Содержание белка в клубнях различных сортов картофеля

в зависимости от воздействия холода (%), среднее за 2009-2011 гг.

№ п/п	Варианты опыта	Сорта картофеля
		Владикав-казский, %	Юбилей-ный, %	Волжанин, %	Романо, %	Санте, %
1	Контроль – без обработок	1,32	1,34	1,26	1,42	1,36
2	4-5-ти кратная обработка снегом	1,48	1,52	1,45	1,56	1,43
3	4-5-ти кратная обработка снегом + аланит	1,56	1,60	1,54	1,62	1,58
4	4-5-ти кратная обработка снегом + лескенит	1,94	2,12	1,86	2,24	1,96
5	4-5-ти кратная обработка снегом + ирлит-1	1,88	1,96	1,78	2,12	2,08

Биохимические модификации в клубнях различных сортов картофеля под влиянием снежных обработок и в комплексе с цеолитовыми глинами благоприятно влияли не только на степень увеличения содержания белка. В положительную сторону изменилось процентное содержание крахмала и сухого вещества – основных показателей, характеризующих вкусовые качества клубней – таблица 2.

Анализируя показатели таблицы 2 можно сделать вывод, что реакция на воздействие холода с цеолитовыми глинами у разных сортов картофеля была неодинаковой. Ввиду этого степень интенсивности к образованию биохимических модификаций у разных сортов разная. Увеличение качественных показателей под воздействием указанных факторов происходило во всех вариантах, превышая контрольный. Интенсивное накапливание крахмала и сухих веществ происходило в вариантах снег + лескенит и снег + ирлит-1, что составило 17,4; 16,8 %, превышая контрольный вариант на 3,2; 3,8 % по сорту Владикавказский, на 1,7; 2,5 % по Юбилейному Осетии. Сорта Романо и Санте накопили крахмала на одном уровне – 15,0-15,5 %.

Таблица 2 – Результаты исследований по основным показателям качества клубней картофеля и продуктивности различных сортов в зависимости от влияния элементов снежной технологии в сочетании с цеолитовыми глинами, среднее за 2009-2011 гг.

Варианты опыта	Сорта картофеля																				Урожай
	Владикавказский				Юбилейный Осетии				Волжанин				Романо				Санте
	Крахмал, %	Сухое вещество, %	Витамин «С», мг%	Редуцирующие сахара, %	Крахмал, %	Сухое вещество, %	Витамин «С», мг%	Редуцирующие сахара, %	Крахмал, %	Сухое вещество, %	Витамин «С», мг%	Редуцирующие сахара, %	Крахмал, %	Сухое вещество, %	Витамин «С», мг%	Редуцирующие сахара, %	Крахмал, %	Сухое вещество, %	Витамин «С», мг%	Редуцирующие сахара, %	т/га
Контроль – без обработок	13,6	17,9	3,28	1,01	13,9	18,1	3,18	1,0	11,9	14,9	3,21	1,02	12,8	16,1	3,18	0,89	12,2	15,3	3,20	0,97	14,2
4-5-ти кратная обработка снегом	15,4	21,8	3,68	0,89	14,3	18,8	3,24	0,88	12,2	15,7	3,34	0,94	13,5	16,9	3,29	0,80	13,3	18,8	3,30	0,68	19,6
4-5-ти кратная обработка снегом + аланит	15,6	21,4	3,88	0,66	14,7	19,0	3,28	0,84	12,8	16,0	3,41	0,87	14,6	18,0	3,31	0,77	15,1	20,9	3,53	0,62	23,2
4-5-ти кратная обработка снегом + лескенит	17,4	23,5	4,0	0,62	16,4	22,3	3,34	0,67	13,2	17,9	3,47	0,67	15,3	20,8	4,0	0,66	15,5	21,7	4,2	0,65	25,5
4-5-ти кратная обработка снегом + ирлит-1	16,8	22,8	4,2	0,64	15,6	21,6	3,38	0,63	13,0	17,2	3,47	0,64	15,0	20,2	3,47	0,65	14,9	22,0	3,78	0,63	24,4
Нср05																					5,1

Содержание сухих веществ по сорту Владикавказский превышал контроль на 4,9-5,6 %, Юбилейный Осетии на 3,5-4,2 %. В разрезе сортов содержание витамина «С» варьировал в пределах 3,88-4,2 мг%.

Как видно из таблицы, снижение содержания редуцирующих сахаров происходило во всех вариантах, где клубни подвергались обработке снегом, или снегом с цеолитовыми глинами от 1,01 % на контрольном варианте до 0,62 % при обработке клубней снегом с аланитом и лескенитом.

Результаты наших исследований свидетельствуют, что применяемая технологическая схема способствует значительному увеличению урожая картофеля – таблица 2.

Из приведенных данных видно, что наиболее оптимальными вариантами являются обработка клубней снегом в смеси с лескенитом и ирлитом-1, где урожай превышает контроль на 10,2-11,3 т/га.

Из выше изложенного следует, что по качественному составу и продуктивности в процессе формирования клубней под воздействием низких температур произошли изменения от фазы проростков до полного созревания.

Таким образом, максимальное количество белка (2,12-2,24 %) отмечено на вариантах 4-5 кратной обработки снегом с лескенитом. Более отзывчивыми на воздействие снега были сорта Романо, Санта и Юбилейный Осетии; под влиянием низких температур увеличивается содержание в клубнях основных качественных показателей: крахмала, сухого вещества, витамина «С» превышая контроль; влияние сахаров на устойчивость к перепадам температур многостороннее и главное из них – защита белковых соединений от коагуляции, которая объясняется тем, что при периодическом воздействии низких температур белковые соединения в клетках растения частично гидролизуясь, увеличивают содержание свободных аминокислот, а это дает возможность свободному их передвижению в цитоплазме клетки, благодаря чему клетка противостоит воздействию холода за период постепенной обработки клубней снегом, т.е. происходит их закаливание; цеолитовые глины: лескенит, аланит и ирлит-1, содержащие необходимые макро- и микроэлементы для роста и развития картофельного растения способствовали раннему пробуждению глазков и развитию мощных здоровых ростков на клубнях, ирлит-1 способствовал сохранению влаги за весь период обработок клубней, поддерживал нейтральную среду почвы; данная технология способствует увеличению урожая с единицы площади на 11,5 т/га.

Литература:

1. Басиев С.С. Природные цеолиты при подготовке картофеля к посадке// Горные и предгорные земли Северного Кавказа: пути предотвращения деградации горных и склоновых земель. – Владикавказ. 2006. – С. 91;

2. Ганзин Г.А., Макунина Н.П. Определение крахмала и сухого вещества весовым методом. М. – 1977;

3. Генкель П.А., Кушнаренко С.В. Холодостойкость растений и термические способы ее повышения. М.: Наука, 1968. – С. 209;

4. Горышкина Т.К. Экология растений – М. «Высшая школа», 1979. – С. 170;

5. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. – М.: Агропромиздат. 1985.-351 с.

6. Заявка на изобретение: «Способ предпосадочной обработки клубней картофеля» № 2006119959, приоритет 07.2006 (авторы: Бекузарова С.А., Марзоев А.И., Болиева З.А. и др.);

7. Кобозов И.В., Тюльдюков В.А., Парохин Н.В. Предотвращение критических ситуаций в агросистемах. М.: Издательство МСХА, 1955. – С. 70;

8. Самохин В.Т. Дефицит микроэлементов в организме – важнейший фактор. Аграрная Россия. 2000, № 5. – С. 69-72;

9. Туманов И.И. Физиологические основы зимостойкости культурных растений. – М.: Л.: Издательство АН СССР, 1970. – С. 152;

10. Физиология и биохимия сельскохозяйственных растений. Учебник. М.: «Колос», 1998. – С. 640;

11. Физиология и биохимия сельскохозяйственных растений/ Учебник под редакцией Третьякова Н.Н. – М.: «Колос», 2000. – С. 272;

12. Холодовый стресс и биологические системы под ред. Цуциевой А. Киев. «Наукова Думка», 1991.