Реакция растений картофеля (Solanum tuberosum L.) разных сортов на предпосадочную обработку клубней импульсным низкочастотным электрическим полем

Многие сорта картофеля обладают биологическим потенциалом продуктивности, составляющим 65-75 и даже 100-120 т/га (2, 3), однако их урожайность в большинстве российских хозяйств оказывается существенно ниже — в среднем 10-20 т/га (4). Это расхождение связано как с внешними (условия возделывания), так и с внутренними (качество семенного материала и его адаптивный потенциал) факторами. Следовательно, увеличение продуктивности картофеля можно обеспечить не только при помощи грамотной агротехнической практики и использования оздоровленного семенного материала высоких репродукций, но и посредством применения технологий, способных увеличить адаптивный потенциал сорта по отношению к биотическим и абиотическим стрессам. К таким технологиям относятся предпосадочные обработки семенного материала химическими или биологическими препаратами, а также физическими полями, оказывающими стимулирующий эффект на всхожесть и развитие растений (5-8). Следует отметить, что использование физических полей относится к экологически чистым способам стимуляции, что можно рассматривать как дополнительное преимущество в условиях растущего загрязнения окружающей среды пестицидами и другими химическими препаратами (9).

Чувствительность растений к физическим факторам, таким как свет, звук, магнитные, электрические и электромагнитные поля, связана с тем, что они на протяжении всей истории существования и эволюции растений были и остаются естественными компонентами окружающей среды. К настоящему времени разработано множество различных способов стимулирующей обработки семенного материала с использованием лазерного, ультразвукового, плазменного, магнитного, электромагнитного и прочего излучения (10-14).

Так, на овощных, зерновых, технических и декоративных культурах было показано положительное действие предпосевной обработки семян электростатическим полем (15), холодной плазмой (16, 17), переменным магнитным полем (18) и электромагнитным полем (ЭМП) промышленных частот (19-22) на всхожесть, развитие и урожайность растений. К этой же группе технологий относится предпосадочная обработка семенного материала импульсным низкочастотным электрическим полем (ИНЭП), уже продемонстрировавшая положительный эффект на посевные качества и продуктивность таких сельскохозяйственных культур, как салат, петрушка, свекла и морковь (23-26). Обработка клубней ИНЭП приводила к ускорению появления всходов на 7-9 сут, увеличению всхожести в среднем на 29,5 %, а также более ранней бутонизации и цветению растений (27, 28). Кроме того, многолетними производственными испытаниями был подтвержден положительный эффект обработки ИНЭП на урожайность картофеля (29). Однако механизм действия такой обработки пока остается не изученным и требует исследования физиологических, биохимических и биофизических процессов, происходящих в обработанных растениях.

В настоящей работе на широком спектре сортов и репродукций картофеля впервые было оценено влияние предпосадочной обработки клубней ИНЭП на морфометрические характеристики растений, выращенных в различных географических зонах (Канада, два района Московской области). Предварительные результаты частично опубликованы ранее (30).

Наша цель заключалась в изучении реакции растений картофеля (Solanum tuberosum L.) различных сортов и репродукций на предпосадочную обработку клубней импульсным низкочастотным электрическим полем.

Методика. Исследование выполняли в компании «Tuberosum Technologies» (Канада, 2009 год, 11 сортов различных репродукций, используемых для производства Baby-картофеля), ЗАО «Озеры» (Озерский р-н, Московская обл., 2011 год, сорт Saturna) и на опытном поле Всероссийского 361

НИИ фитопатологии (ВНИИФ, Московская обл., 2012 год, сорт Lady Claire). Объем партий обработанного и контрольного картофеля каждого сорта (репродукции) составлял 20 кг («Tuberosum Technologies»), 200 кг (ВНИИФ) и 2 т (ЗАО «Озеры»). Семенной материал обрабатывали за 35 сут до посадки с использованием опытного образца генератора модулированного импульсного низкочастотного электрического поля СЭФ (ООО «Интелпро», Россия). Генерируемое электрическое поле характеризовалось широкополосностью частотного спектра, что приближало его к естественным электрическим и электромагнитным полям. Характеристики генерируемого поля: несущая частота сигнала — 16±10 кГц, частота следования модулирующей импульсной последовательности — 200 Гц, напряженность создаваемого поля — 20 кВ/м. Продолжительность обработки в соответствии с определенным ранее оптимальным для картофеля режимом составляла 24 ч (27). Обработку опытных вариантов проводили на расстоянии не менее 10-15 м от контрольных с целью исключения воздействия на последние.

Эксперименты проводили на фоне рутинных фунгицидных обрабо ток, одинаковых для обработанного и необработанного ИНЭП массивов посадок. В Канаде проводили 5-кратную обработку фунгицидом Bravo SC («Syngenta», Швейцария; 2,5 л/га). Во ВНИИФ применялись следующие фунгицидные препараты: Shirlan (0,4 л/га) — 1-кратно, Ridomil Gold MC (2,5 кг/га) — 2-кратно, Revus (0,6 л/га) + Score (0,4 л/га) — 1-кратно; Shirlan (0,4 л/га) — заключительная 1-кратная обработка (производитель всех препаратов «Syngenta», Швейцария). В ЗАО «Озеры» схема включала использование следующих препаратов: Shirlan (0,4 л/га) — 1-кратно, In-finito («Bayer Crop Science», Германия; 1,4 л/га) — 2-кратно, Sectin Fenomen («Bayer Crop Science», Германия; 1,25 кг/га) — 2-кратно, Shirlan (0,4 л/га) — 1-кратно. Первую обработку растений проводили после смыкания ботвы в рядках. Интервал между обработками составлял 10-15 сут.

1. Сорта и репродукции картофеля (Sola-num tuberosum L.), использованные при оценке влияния ИНЭП на морфометрические показатели растений

Название | Репродукция «Tuberosum Technologies»,

Outlook, Saskachewan (Канада), 2009 год:

Baby Boomer	Pre-Elite, Elite 1
Belana	Elite 3
Blue Lady	Elite 3
Blushing Belle	Elite 1, Elite 2
Everest	Pre-Elite
F-98-44-2	Pre-Elite
HO 2000	Pre-Elite, Elite 1, Elite 4
Piccolo	Elite 1, Elite 2
Russet Burbank	Pre-Elite, Elite 1
Saphire	Elite 2, Elite 3
Umatilla Russet	Elite 1

ЗАО «Озеры»,

Озерский р-н, Московская обл., 2011 год:

Saturna                  Первая

Всероссийский НИИ фитопатологии,

Одинцовский р-н, Московская обл., 2012 год:

Lady Claire Вторая

Примечание. ИНЭП — импульсное низкочастотное электрическое поле, используемое для предпосадочной обработки семенных клубней. Репродукция указана согласно классификации, принятой в стране проведения опыта.

Морфометрические наблюдения выполняли в фазу цветения; каждый из вариантов (контроль и обработка ИНЭП) включал 10 кустов в 4-кратной повторности. Учитывали высоту куста, число стеблей на растение, число листьев на стебель, сырую массу ботвы, число и общую массу клубней.

Статистическую обработку данных проводили по методике Б.А. Доспехова (31) при 95 % уровне достоверности с использованием пакетов прикладных программ Microsoft Excel 2003, Statistica 6.0 и Дисперсионный анализ однофакторного опыта (v. 1.02).

Результаты. В таблице 1 приведены протестированные сорта картофеля и их репро- дукции (по странам проведения опыта).

Шесть исследованных морфометрических показателей можно было разделить на две группы в соответствии с реакцией сортов на предпосадочную обработку ИНЭП. В первой группе (высота куста, число листьев на стебель и сырая масса ботвы) усредненные по совокупности изученных сортов изменения оказались минимальными (особенно для первых двух показателей), причем в большинстве вариантов — недостоверными (рис., табл. 2). Во второй группе (число стеблей на куст, число и масса клубней на куст) изменения оказались только положительными и для большинства сортов и репродукций — достоверными (см. рис., табл. 2). Для разных репродукций одного сорта не было выявлено корреляции между номером репродукции и степенью изменения исследуемых показателей.

Среднее изменение высоты куста (А) , числа листьев на одном стебле (Б) , сырой массы ботвы (В) , числа стеблей (Г) , числа клубней (Д) и их массы (Е) у растений картофеля (Solanum tuberosum L.) разных сортов и репродукций при предпосадочной обработке семенных клубней импульсным низкочастотным электрическим полем: 1 — Boomer PE, 2 — Boomer E1, 3 — Blue Lady, 4 — Belana, 5 — Blushing Belle E1, 6 — Blushing Belle E2, 7 — Everest, 8 — F-98-44-2, 9 — HO 2000 PE, 10 — HO 2000 E1, 11 — HO 2000 E4, 12 — Piccolo E1, 13 — Piccolo E2, 14 — Russet Burbank PE, 15 — Russet Burbank E1, 16 — Saphire E2, 17 — Saphire E3, 18 — Umatilla Russet (Канада); 19 — Saturna, 20 — Lady Claire (Московская обл.). Варианты с достоверным (НСР₀ .9 ₅) отличием от контроля показаны темным цветом.

Полученные данные позволяют сделать вывод о наличии достоверного положительного эффекта предпосадочной обработки ИНЭП в отношении числа стеблей в кусте, а также числа и массы клубней, собранных с одного куста, для большинства (80-95 %) исследованных сортов и репродукций картофеля. При этом абсолютные значения прироста показателей для разных сортов и репродукций различались.

Изменение высоты растений, числа листьев на стебле и сырой масса ботвы для большинства сортов и репродукций не всегда было положительным и в большинстве случаев — недостоверным и сортозависимым.

Увеличение числа и массы клубней, собранных с одного куста (то есть показателей, напрямую связанных с урожайностью картофеля), которое отмечали для всех сортов, подтверждает положительное влияние предпосадочной обработки ИНЭП на урожайность, продемонстрированное ранее при производственных испытаниях технологии в картофелеводческих хозяйствах (1996-2009 годы). В этих опытах прирост урожайности на разных сортах и в разных регионах России варьировал от 8,7 до 58,0 %, составляя в среднем 28,2 % (29).

2. Морфометрические показатели растений картофеля (Solanum tuberosum L.) при предпосадочной обработке семенных клубней импульсным низкочастотным электрическим полем (усредненные данные по сортам и репродукциям, 2009-2012 годы, Канада, Московская обл.)

Показатель	Изменение, % к контролю			Доля сортов (репродукций) с изменением по НСР0 95 , %
	min	max	среднее	достоверным	недостоверным
Число листьев на стебле	- 6,74	12,50	1,88	5	95
Высота куста	- 15,01	42,90	3,86	25	75
Сырая масса ботвы	- 3,97	39,22	16,91	45	55
Число стеблей	10,30	47,40	27,00	80	20
Число клубней	12,30	46,04	28,28	95	5
Масса клубней	12,48	59,28	31,14	95	5

Полученные результаты согласуются с данными других авторов. Так, на четырех сортах картофеля предпосадочная обработка электростатическим полем (400 кВ/м), как и в нашем случае, показала отсутствие достоверного эффекта в отношении высоты растений и отчетливо выраженную сортозависимую реакцию (от несущественного различия до 10 %) (32). При действии переменного электрического поля (50 Гц) (33) и переменного магнитного поля (40 и 80 мТл) (34) выявлено достоверное увеличение числа стеблей — соответственно на 62,2 и 24,3 %. Обработка клубней картофеля электростатическим полем (400 кВ/м, 12 мин) достоверно увеличивала среднее число клубней (35,7 %) и урожайность (11 %) у сорта Sante; для сорта Desiree эти изменения были менее выраженными и недостоверными (32), что, скорее всего, связано с сортозависимой реакцией или неоптимальными параметрами использованного поля. Обработка клубней полем коронного разряда (50 кВ, 5 с) также приводила к росту урожайности картофеля на 3,8 т/га (35). Обработка клубней холодной плазмой обеспечивала среднюю прибавку урожая на 26,4 % (36). Применение сверхвысокочастотного облучения увеличивало продуктивность картофеля на 10-17 % (37).

Таким образом, мы показали отсутствие достоверного и выраженного влияния предпосадочной обработки импульсным низкочастотным электрическим полем (ИНЭП) на следующие морфометрические показатели: высота растений картофеля, число листьев на стебле и сырая масса ботвы. В то же время по числу стеблей, а также числу и массе клубней с одного растения была выявлена достоверная положительная реакция всех изученных сортов (репродукций) на обработку ИНЭП. В среднем по сортам увеличение этих показателей по сравнению с контролем составило соответственно 27,0, 28,3 и 31,1 % (для последних двух оно согласуется с результатами проведенных ранее производственных испытаний). Увеличение числа и массы клубней с одного растения определяет положительный эффект, который оказывает обработка ИНЭП на урожайность картофеля.