Повышение эффективности производства семенного картофеля путем оптимизации параметров тканевой технологии в условиях Северо-Западной зоны Российской Федерации (30.08.2011)

Автор: Федорова Юлия Николаевна

Используя математические модели и результаты теоретических и экспериментальных исследований разработать биотехнологическую систему, обеспечивающую массовое получение оздоровленных микро- и мини-клубней, изучить возможность их использования в качестве исходного материала для производства элиты в условиях Северо-Западного региона РФ.

Выявить характер и степень поражения вирусными болезнями основных сортов картофеля, возделываемых в регионе и установить оптимальные сроки удаления ботвы для получения оздоровленного семенного материала картофеля.

Определить основные экономические показатели технологии производства оздоровленного семенного картофеля с использованием тканевой технологии.

Дать практические рекомендации по оздоровлению, размножению и повышению эффективности производства семенного картофеля.

Методы исследования. В процессе выполнения диссертационной работы в зависимости от решаемых задач были использованы различные методы, способы и приемы научных исследований: абстрактно-логический метод при постановке целей и задач, разработке рабочей гипотезы, монографический при исследовании организационной, производственной и рыночной деятельности хозяйствующих субъектов отрасли картофелеводства, расчетно-конструктивный при обосновании целесообразности и эффективности альтернативных стратегических направлений развития отрасли, экспериментальный - при апробации основных положений разработанных инновационных проектов и положений.

Обработка результатов экспериментальных исследований осуществлялась па ПЭВМ при помощи прикладных пакетов компьютерных программ. Достоверность результатов работы подтверждена корректностью и адекватностью разработанных математических моделей, а также сравнительными производственными испытаниями.

Объект исследования - картофель в культуре ткани и пути повышения эффективности производства семенного картофеля, хозяйствующие субъекты отрасли картофелеводства Псковской области

Предмет исследования – оптимизация параметров тканевой технологии картофеля в культуре in vitro и in vivo.

Научная новизна исследований – Выполненные в работе исследования позволили получить совокупность новых данных по оптимизации параметров технологии получения оздоровленного семенного материала с помощью культуры ткани. Разработаны математические модели влияния концентрации питательной среды и присутствия в ней фитогормонов на коэффициент размножения и скорость регенерации пробирочных растений. Предложены способы оздоровления и ускоренного размножения пробирочного материала. Впервые дано теоретическое обоснование получения максимальной урожайности картофеля с учетом потенциала современных сортов и почвенно-климатических условий Северо-Западного региона, предложены практические аспекты ее реализации. Изложен процесс сокращения схемы семеноводства за счет применения микроклубней. Разработаны математические модели получения в культуре in vitro микроклубней с учетом объемов культурального сосуда, концентрации питательной среды и дней культивирования. Исследована клубнеобразовательная способность оздоровленных растений. Разработана схема получения адаптированных растений к условиям in vivo на питательном субстрате Трион. Рассчитан выход мини-клубней в зависимости от возраста рассады и схем ее посадки. Обоснована продуктивность семенного картофеля при различных способах посадки мини-клубней. Определена экономическая целесообразность отрасли семеноводства картофеля с применением культуры ткани в условиях Северо-Западного региона РФ.

Практическая значимость результатов – установлены параметры тканевой технологии в условиях in vitro, которые позволяют повысить эффективность производства высококачественного, свободного от вирусной инфекции семенного материала в условиях Северо-Западного региона.

Технологические параметры получения оздоровленного материала одобрена главным государственным управлением сельского хозяйства, ветеринарии и государственного технического надзора Псковской области и внедряется в картофелеводческих хозяйствах области. Исследования проведены в соответствии с концепцией развития сельского хозяйства в Нечерноземной зоне России на период до 2010 г. В результате многолетней работы в лаборатории ВГСХА собрана коллекция оздоровленных растений сортов картофеля, которая используется в производстве как базисная. Подобран сортимент высокопродуктивных, адаптированных сортов картофеля для Северо-Западного региона РФ. На основе рационального сорторазмещения разработана схема получения оздоровленного материала картофеля. Дана экономическая оценка сортам, использованию фиторегуляторов, выявлены приоритетные варианты адаптации растений для производственного внедрения.

Научно-практические результаты работы использованы:

в ряде специализированных картофелеводческих государственных и КФХ внедрена схема производства семенного материала на оздоровленной основе;

при создании учебной программы регионального компонента дисциплины «Картофелеводство Северо-Западного региона РФ» в «Великолукской ГСХА»;

при чтении лекций и проведении лабораторно-практических занятий используются теоретические положения и практические результаты в Великолукской государственной сельскохозяйственной академии, при повышении квалификации специалистов и руководителей АПК Псковской области, в областном эколого-биологическом центре;

при написании монографии «Организация семеноводства картофеля на оздоровленной основе на территории Северо-Западного региона»;

при разработке и издании рекомендаций «Семеноводство оздоровленного картофеля».

Основные положения, выносимые на защиту:

- математические модели оптимальных параметров ускоренного размножения картофеля в условиях in vitro;

- подбор оптимальных условий для получения микроклубней в условиях in vitro;

- увеличение адаптационной способности растений картофеля в условиях in vivo при использовании ионитопонного субстрата;

- особенности роста, развития и накопления урожая растений новых перспективных сортов картофеля в зависимости от сроков и схем посадки;

- продуктивность, качество, поражённость болезнями и сохранность клубней различных сортов при воздействии изучаемых факторов;

- экономическая эффективность производства семенного картофеля с использованием оптимальных показателей тканевой технологии в условиях Северо-Западного региона РФ.

Апробация результатов работы. Результаты работы представлены и одобрены на международных и научно-практических конференциях «Современное состояние и перспективы развития селекции и семеноводства картофеля» (Москва, Коренево, 2006), «Картофель. Россия – 2007» (Москва, 2007), научно-практической конференции, посвященной 120-летию А.Г. Лорха (Москва – Коренево, 2009), на конференции «Роль аграрной науки в повышении эффективности производства картофеля в Северо-Западном регионе России» (Санкт-Петербург, 2008, 2010), научно-практических конференциях «Вклад молодых ученых в развитие науки» (Великие Луки, 2006, 2007, 2008, 2009, 2010) на областных семинарах и совещаниях «Развитие сельского хозяйства Псковской области» 2006, 2007, 2008, 2009, 2010, 2011 годах, на ежегодных областных совещаниях по итогам государственного сортоиспытания сельскохозяйственных и плодово-ягодных культур Псковской и Новгородской области 2005, 2006, 2007, 2008, 2009, 2010 годах, ученых советах ФГОУ ВПО «Великолукская ГСХА». Кроме того, ежегодно предоставлялись научные отчеты по госбюджетной тематике «Картофель» НИР ФГОУ ВПО «ВГСХА». Производственная проверка результатов исследования прошла с 2001 по 2010 гг. в хозяйствах Псковской области различных форм собственности: ГСУ, СПК, КФХ.

Публикации по теме диссертации 51 из них 10 в реферируемых журналах, всего 58 статей.

Личный вклад соискателя. Постановка задач исследования и разработка методологии их решения; проведение теоретических исследований; участие в экспериментальных исследованиях в лабораторных и производственных условиях. В основу диссертационной работы положены исследования автора, проводимые с 2000 по 2009 г. в рамках «Программы фундаментальных и приоритетных исследований по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса по Российской Федерации на 2001-2005 гг. и 2006-2010гг.» в ФГОУ ВПО «Великолукская Государственная Сельскохозяйственная Академия» а также в соответствии с региональной НТП «Агро-Северо-Запад РФ – 2005».

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения и семи глав, выводов и предложений производству, списка литературных источников (468 источников, из них 101 иностранных). Работа содержит 384 Стр., в которых текст составляет 253 с., диссертация иллюстрирована 68 таблицами и 60 рисунками, имеет 13 приложений.

Выражаю большую благодарность профессору Морозову В.В., профессору Мордашеву А.И., к.б.н. Анисимову Б.В., к.б.н. Тумановой Т.Д., к.э.н. Квашиной Г.В., Эрастовой М.А., Назаровой В.Ф. за консультации, ценные советы, которые способствовали выполнению работы.

Благодарю студентов-дипломников, аспирантов Великолукской ГСХА за совместный творческий процесс в научно-исследовательской работе.

Глубокую признательность за всестороннюю поддержку выражаю главам крестьянско-фермерских хозяйств, единомышленникам Г.Н. Вороненковой, Н.Т. Кипятковой, В.И. Павлову, Ю.Р. Блинкову, А.А. Никандрову хозяйства которых являлись базой для проведения полевых и производственных опытов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Современный уровень возделывания картофеля и производства семенного материала

В главе проанализированы сложившиеся условия работы в отрасли. Выявлено, что формируется новая система семеноводства. Чтобы повысить урожаи картофеля необходимо провести ряд организационных мероприятий направленных на укрепление отрасли.

Большое разнообразие почвенно-климатических условий Северо-Западного региона, а также специфика семеноводческой работы требуют разработки конкретных параметров для производства посадочного материала картофеля.

Болезни картофеля отличаются повышенной вредоносностью, что в значительной мере обусловлено особенностями его биологии и возможностью постоянного существования возбудителей болезней в паразитически активной форме в связи с вегетативным размножением культуры. Популяции возбудителей из года в год сохраняются в семенном материале. Производство оригинального сертифицируемого семенного материала и соблюдение всех требований при его возделывании позволяет значительно повысить качество картофеля и его урожайность. Однако в этой технологии есть ряд не решенных вопросов, которые требуют дальнейшего изучения.

Проведенный анализ литературных источников позволяет сделать следующее заключение, что для повышения эффективности производства семенного картофеля в условиях Северо-Западного региона РФ, необходимо изучение биологических особенностей конкретных сортов, применение таких агротехнологий которые обеспечат высокую фотосинтетическую активность посадок и будут благоприятно действовать на все компоненты продуктивности каждого картофельного растения и агробиоценоза в целом.

Глава 2 Теоретические аспекты тканевой технологии в семеноводстве картофеля

В главе проанализированы теоретические аспекты клонального микроразмножения, которые обеспечивают стабильное размножение исходного генотипа. Но установлено, что в зависимости от возможностей, необходимо выбирать способ получения растения регенеранта и при разработке методов клонального микроразмножения растений следует учитывать влияние генетических, физиологических, гормональных и физических факторов. Это связано с тем, что разработанная методика для определенного клона одного вида не всегда может быть применена для размножения других представителей этого вида и тем более растений другого вида. Выявлено, что на микроразмножение влияют генотип, возраст исходного растения, сезонность изоляции, а также размер первичного экспланта. Из гормональных факторов соотношение цитокининов и ауксинов, состав питательной среды по минеральным веществам, витаминам, сахарозы, а из физических факторов влияние оказывают консистенция среды, ее кислотность, условия освещения.

Проблема использования гормонов, биологически активных веществ и минеральных солей не должна сводиться к простому включению этих соединений в состав питательной среды по готовым стандартным рецептам, а должна решаться с учетом конкретных морфогенетических реакций, используемых для микроразмножения того или иного вида растений.


загрузка...