Дипломная работа: Изучение устойчивости перспективных сортов картофеля к болезням разной природы происхождения и их влияние на урожайность в условиях Кемеровской области

Дипломная работа: Изучение устойчивости перспективных сортов картофеля к болезням разной природы происхождения и их влияние на урожайность в условиях Кемеровской области

Дипломная работа

Тема: Изучение устойчивости перспективных сортов картофеля к болезням разной природы происхождения и их влияние на урожайность в условиях Кемеровской области

Введение

Картофель - одна из важнейших сельскохозяйственных культур. Он широко используется на продовольственные, кормовые и технические цели. Питательная ценность картофеля определяется оптимальным соотношением органических и минеральных веществ, его клубни содержат витамины С, В, А (каротин), РР и К [5].

Наиболее эффективным путём повышения продуктивности картофеля является внедрение в практику сельскохозяйственного производства высокоурожайных сортов, биологические особенности которых больше соответствуют местным природным условиям. Приёмы агротехники не всегда обеспечивают высокую урожайность на устаревших малопродуктивных сортах [6].

Современным достижением картофелеводства является выведение улучшенных сортов, устойчивых к болезням разной природы происхождения. Однако такие сорта как Кемеровский, Любава и Белоярский ранний не полностью удовлетворяют запросам производства, хотя они обладают комплексом хозяйственно - ценных качеств. Они имеют высокую урожайность, но сильно поражаются такими заболеваниями как фитофтороз, ризоктониоз и парша обыкновенная. Эти сорта не обладают высокими вкусовыми качествами и пригодностью клубней для механизированной уборки.

Кемеровская область по своим природно-климатическим условиям значительно отличается от других областей Западной Сибири. В посадках картофеля в Кузбассе преобладают сорта, которые недостаточно приспособлены к местным условиям и не удовлетворяют полностью предъявленным к ним требованиям. В ассортименте сортов картофеля, возделываемых в производстве и на приусадебных участках, распространены чувствительные к золотистой картофельной нематоде сорта как селекции КемНИИСХ, так и других научных учреждений. Отмечена нестабильность урожайности и её снижение под воздействием неблагоприятных внешних условий, а также в результате поражения фитофторозом и бактериозом.

Актуальность темы. Создание и внедрение в производство сортов, обладающих высокой продуктивностью, необходимыми качественными показателями, комплексной устойчивостью к основным болезням, в том числе к золотистой картофельной нематоде, к неблагоприятным абиотическим факторам, пригодных к механизированному возделыванию, является несомненно актуальным.

Новизна исследований. Впервые в Кемеровской области проведены исследования по устойчивости перспективных сортов картофеля к вирусам, грибным и бактериальным болезням. Оценена их урожайность. Рассчитана экономическая эффективность возделывания перспективных сортов.

Целью работы явилось изучение устойчивости перспективных сортов картофеля к болезням разной природы происхождения и золотистой картофельной нематоде.

Задачи исследований.

• Изучение фенологических фаз роста и развития перспективных сортов картофеля;

• Устойчивость перспективных сортов картофеля к поражению грибными, бактериальными и вирусными болезнями, распространёнными на территории Кемеровской области;

• Учёт урожайности перспективных сортов картофеля;

• Изучение химического состава клубней картофеля;

• Расчёт экономической эффективности.

Глава 1. Обзор литературы

1.1 Народно - хозяйственное значение картофеля и биологические особенности его развития

Картофель - одна из самых важнейших сельскохозяйственных культур разностороннего пользования. Прежде всего, это ценнейший продукт питания, который справедливо называют вторым хлебом. Питательная ценность его определяется оптимальным соотношением органических и минеральных веществ, необходимых человеку. В зависимости от сорта в клубнях содержится от 15 до 35% сухого вещества. Больше всего в клубнях углеводов в виде крахмала, значительно меньше белка и жира [13].

Белок картофеля по биологической ценности стоит выше белков многих других растений благодаря оптимальному соотношению незаменимых аминокислот. Если питательную биологическую ценность куриного белка принять за 100%, то ценность белка пшеницы составит 64%, а белка картофеля 85%. Качество белка картофеля выше, чем сои, гороха и других сельскохозяйственных культур [7].

Картофель вместе с овощами - важнейший источник витаминов. Особенно много в клубнях антицинготного витамина С. При потреблении 200-300 г свежего раннего картофеля в варёном виде организм человека получает почти суточную норму этого витамина. Кроме того, в клубнях содержатся витамины В, А (каротин), РР и К. Наиболее богат витаминами свежевыкопанный картофель. В клубнях находятся минеральные соли кальция, железа, йода, калия, серы и других веществ. По общему содержанию минеральных веществ картофель превосходит многие виды овощей и плодов [5].

Большое значение имеет картофель как сырьё для перерабатывающей, спиртовой и крахмалопаточной промышленности, для приготовления разнообразных кондитерских изделий, в колбасном производстве и во многих других отраслях пищевой индустрии [13].

Картофель – ценная культура для использования на кормовые цели, особенно для молочного скота, свиней и птицы. На корм идут не только клубни, но и ботва, побочные продукты, получаемые при промышленной переработке (барда, мезга) [6].

Общая кормовая ценность картофеля при урожае 150 ц/га клубней и 80 ц/га ботвы составляет примерно 5500 кормовых единиц. Зелёная ботва в смеси с ботвой корнеплодов, отходами капусты и других овощей даёт прекрасный силос, который по кормовому достоинству почти не уступает кукурузному без початков [7].

Клубни используют на корм скоту в свежем, варёном и запаренном виде. Скармливать их можно круглый год, а в силосованном виде и брикетах хранить на протяжении нескольких лет [5].

Картофель – растение преимущественно умеренного климата. По биологическим свойствам он существенно отличается от большинства сельскохозяйственных культур. Это связано, прежде всего, со способностью его к клубнеобразованию и вегетативному размножению.

Требования растений картофеля к температуре, воде, элементам питания, свету, воздуха на протяжении жизни не остаются неизменными, поэтому высокие урожаи можно получить лишь при правильном обеспечении его всеми указанными факторами. Эффективность каждого фактора тем выше, чем лучше растение обеспечено остальными.

Требования к температуре. Картофель – растение относительно прохладного лета. Клубни картофеля, прошедшие период покоя и высаженные в почву, начинают прорастать при температуре не ниже 3-5 ˚С. Однако при этих условиях прорастание идёт медленно, корни образуются слабо, а клубни легко поражаются болезнями. Если такая температура сохраняется длительное время, на материнском клубне образуются молодые клубеньки. Активное прорастание высаженных клубней начинается тогда, когда температура почвы на глубине заделки (6-12 см) достигнет 7-8 ˚С. По мере дальнейшего повышения температуры этот процесс усиливается [17].

Пророщенные клубни дают всходы на 6-10 дней раньше, чем обычные. При температуре ниже +31 ˚С рост и развитие почек на клубнях останавливаются, а при температуре -1-1,5 ˚С и выше +35˚С почки и клубни обычно повреждаются [12].

Первые листья активно образуются при температуре не ниже +11-13˚С, надземная масса при температуре +18-25˚С. При повышенной температуре (более + 25˚С) у растений удлиняются стебли и боковые побеги, сужаются листовые пластинки, уменьшается содержание хлорофилла в листьях, сокращается вегетационный период, снижаются урожаи и качество клубней. Если температура почвы поднимается до +40-41˚С и выше, происходит ассимиляция, т.е. накопление органического вещества резко снижается, а рост ботвы прекращается.

Для цветения картофеля наиболее благоприятна температура 19-22˚ С. Более высокие температуры нередко вызывают сбрасывание цветков и бутонов.

Начало клубнеобразования у большинства сортов совпадает с фазой бутонизации. Лучшая температура почвы в это время -16-19 ˚С, что примерно соответствует температуре воздуха 21-25 ˚С. При температуре почвы ниже 6˚С и выше 23˚С прирост клубней резко задерживается, а при 2˚С и выше 27-29 ˚С прекращается [12].

Требования к влаге. Картофель требователен к влажности почвы, но потребность эта в различные периоды роста и развития растения неодинакова. Расходование большого количества воды на накопление урожая определяется как химическим составом и накопляемой массой ботвы и клубней, так и морфологическим строением растений: 70-80% массы клубней и 80-85% массы ботвы приходится на воду. Располагая довольно большой листовой поверхностью, а, следовательно и высокой транспирацией, картофель имеет сравнительно слабо развитую и неглубоко залегающую корневую систему: 60-65 % корней располагается в слое почвы глубиной 20 см, 16-18%- в слое 20-40 см и лишь 17-20% - глубже 40 см [15].

По мере роста потребность картофеля в воде возрастает, достигая максимума в период бутонизации - массового цветения. Оптимальная влажность почвы в это время должна составлять 70-75 % ППВ. Достаточное снабжение картофеля влагой в фазу формирования клубней – одно из основных условий накопления высокого урожая. С целью получения более зрелых клубней к моменту уборки (за две недели до начала) влажность почвы уменьшают до 55-60% ППВ [5].

Требование к воздуху. Прорастающие клубни потребляют кислорода из почвенного воздуха во много раз больше, чем прорастающие семена других растений.

Недостаток кислорода в почве в это время (в случае её уплотнения или переувлажнения) может привести к гибели прорастающего клубня, а в более поздний период и взрослого растения. Существенное значение кислорода почвенного воздуха имеет и для развития корневой системы. Суточная потребность в нём корней растений составляет около 1 мг на 1 г их сухого вещества [ 15].

Помимо воздушного режима почвы, большое значение для жизнедеятельности растений имеет обеспеченность их углекислым газом в надземном слое воздуха. Углерод воздуха является основным химическим элементом, из которого строится органическое вещество растений [7].

Требование к элементам питания. Для своего роста и развития картофель требует повышенное количество питательных веществ. Наибольшую потребность он испытывает в пяти химических элементах: азоте, фосфоре, калии, кальции и магнии.

При недостатке в почве азота наблюдается слабое развитие надземных органов картофеля, листья приобретают бледно-зелёную окраску. При избыточном азотном питании отмечается чрезмерный прирост ботвы, задерживается образование клубней, снижается устойчивость их к механическим повреждениям при уборке и к болезням во время хранения.

Достаточное питание фосфором способствует лучшему развитию корневой системы, раннему клубнеобразованию и большему накоплению крахмала в клубнях. Недостаток фосфора угнетает рост и задерживает цветение картофеля [15].

При внесении калия картофель становится более устойчивым к заморозкам и болезням, при недостатке его листья приобретают бронзовый оттенок, желтеют и отмирают по краям. Калий ускоряет передвижение углеводов из листьев в клубни. С каждой тонной клубней из почвы выносится в среднем около 5 кг азота, 2 кг фосфорной кислоты и 9 кг калия. Картофель поглощает максимум элементов питания в период бутонизации и цветения, когда происходит интенсивный прирост ботвы [13].

Требование к свету. Картофель – светолюбивое растение. При недостатке света стебли вытягиваются, резко замедляется их развитие. В условиях затенения листья теряют способность к ассимиляции углекислого газа. В условиях продолжительного и интенсивного освещения растения хорошо растут и развиваются даже при пониженных температурах. При слабом освещении требуется повышенная температура воздуха [14].

Требование к почве. Картофель растёт на различных почвах, но наибольшие урожаи обеспечивает на хорошо окультуренных, лёгких и средних суглинках. Чем меньше плотность почвы в зоне клубнеобразования и лучше снабжение корневой системы кислородом воздуха, тем выше урожай. Для картофеля оптимальными считаются суглинистые почвы с объёмной массой 09-1,2 г/см3. На более плотных почвах всходы задерживаются, и в ряде случаев посадочные клубни загнивают. Поэтому важно поддерживать почву в рыхлом состоянии на протяжении всего вегетационного периода растений. Для выращивания семенного материала хорошими почвами являются торфяники, обладающие потенциально высоким плодородием и благоприятными физическими свойствами [6].

1.2 Болезни картофеля и особенности их развития

1.2.1 Грибные болезни картофеля

В Кемеровском научно-исследовательском институте сельского хозяйства на полях картофеля из грибных болезней широко встречаются такие заболевания как альтернариоз, ризоктониоз, фитофтороз.

Альтенариоз (возбудитель – гриб Alternaria solani Sor). Гриб Alternaria solani имеет конидии размером 15-20* 150-300 мм. Споры полевого, рыже - или желто-коричневого цвета, имеют клюв размером до 5 мм. Гриб существует на остатках растений, в почве на инфицированных клубнях.

Болезнь начинает развиваться в начале бутонизации и отмечается в течение всего лета. Возбудитель поражает листья, иногда стебли и редко клубни. Болезнь характеризуется появлением сухих коричневых пятен сначала на нижних, а затем и на верхних листьях (рис.1).Зачастую поражённая ткань имеет форму концентрических кругов и мишени. Первые признаки поражения проявляются обычно после первой недели цветения в фазе раннего клубнеобразования [10].

Заражение клубней обычно наступает при сборе урожая при контакте со спорами на поверхности земли. Зрелые клубни подвержены заражению при наличии раневых повреждений, что обычно имеет место при уборке урожая. Больные растения часто располагаются очагами. На нижней стороне пятен заметен тёмный налёт спороношения, у макроспориоза слабый, у альтернариоза – обильный (рис.2). Источник инфекции – растительные остатки, поражённые семенные клубни и почва.

Ризоктониоз (возбудитель- гриб Rhizoctonia solani Kuhn). Сильное поражение этим заболеванием приводит к выпадам посаженных клубней или угнетению растений [21].

Поражаются клубни, ростки, корни, стебли и столоны картофеля. Особенно большой вред причиняет болезнь при поражении ростков, которые заражаются от материнского клубня и почвы. Мицелии проросших склероций опутывают находящийся в почве росток, в местах повреждений образуются коричневые язвочки и штрихи. Вся энергия роста уходит на образование всё новых побегов. На клубнях ризоктониоз проявляется в виде тёмно-коричневых или чёрных склероциев. На корнях, столонах и стеблях также появляются коричневые язвы – гангрены, корни отмирают, а клубни на повреждённых столонах не образуются. Повреждённые стебли утолщаются, а верхние листья скручиваются (рис.3).

Фитофтороз (возбудитель – гриб Phytophthora infestans). Фитофтороз относится к самым опасным болезням картофеля. Степень её вредоносности зависит от целого ряда факторов, и, прежде всего, от устойчивости сорта и метеорологических условий.

Фитофтороз-болезнь, против которой нет фунгицидов с лечебным действием, поэтому успех борьбы с болезнью зависит от проведения профилактических мероприятий, снижающих её вредоносность [21].

Болезнь обычно появляется во второй половине – июля, августе, во время цветения картофеля. Гриб поражает литья, стебли, клубни. На листьях образуются бурые расплывчатые мокнущие пятна, которые, постепенно разрастаясь, поражают весь лист (рис.4). Вслед за листьями поражаются и стебли растений. Поражённые стебли коричневые, мокнущие. Чаще всего поражается верхушка. В дождливое прохладное лето пятна рассеянные, на нижней стороне листа, а также на стеблях, появляется белый паутинистый налёт. Это спороношение гриба.

Клубни заражаются ещё в поле спорами, которые смываются с листьев дождевыми каплями и проникают в землю. На них образуются серовато-бурые, гранулированные, твёрдые, слегка вдавленные пятна (рис.5).

Слегка заражённые клубни в буртах сгнивают, а слабо заражённые незамеченными попадают весной на посадку. Такие клубни дают запоздалые больные ростки, которые и являются основными источниками инфекций. Наиболее благоприятны для развития болезни температура 15-20 ˚С и высокая влажность воздуха, особенно в ночное время.

Возбудитель болезни сохраняется в больных клубнях, растительных остатках в поле. Источником инфекций являются и различные отходы картофеля.

Фитофтороз проявляется во вторую половину вегетации, в конце бутонизации-начале цветения картофеля[10].

Парша обыкновенная (возбудитель – Streptomyces scabies и другие виды актиномицетов). Заболевание распространено повсеместно, его интенсивность зависит от погодных и почвенных условий и от уровня агротехники возделывания картофеля. Заболевание почти не влияет на величину урожая и на потери при его хранении.

Симптомы: патоген инфицирует корни, подземную часть стеблей картофеля и других культурных и диких растений, проникая через поры и раневые поверхности в течение первых недель развития клубней. Инфицированию клубней препятствуют почвенные бактерии – антагонисты [10].

На надземной части ботвы признаки болезни не проявляются. На столонах и корнях образуются сухие коричневые язвы. На поверхности клубней также бывают сухие коричневые язвы неправильной формы. Часто они сливаются в сплошную коросту (рис.6).

Возбудители парши сохраняются в почве и на клубнях. Они заносятся на здоровые поля с больным семенным материалом картофеля. Благоприятны для развития парши температура почвы около 20° С и влажность её 70% ППВ и выше [17].

Порошистая парша (возбудитель – почвенный гриб Spongospora Subterrania). Болезнь способна развиваться при большом количестве осадков выпавших за первую половину вегетации, способствует этому прохладная погода в тот же период и тяжёлые по механическому составу почвы.

Симптомы: болезнь поражает корни, столоны и клубни через поры, глазки и раневые участки.

В местах поражения на поверхности клубня под перидермой образуются округлые коричневые наросты. Рост и деление клеток клубня приводит к разрывам перидермы, в результате чего образуются белые наросты в виде бородавок. Гниение и потемнение повреждённой перидермы приводит к образованию вмятин, заполненных бурыми спорами гриба. Границы повреждённых участков перидермы приподняты и похожи на кратеры вулканов [17] .

Серебристая парша (возбудитель – гриб Helmintosporum solani). Вредоносность парши сказывается в основном на семенных качествах картофеля, проявляется в предрасположенности поражённых клубней к вторичной инфекции другими патогенами. Гриб не поражает ботву, столоны и корневую систему. Наиболее благоприятные условия для его развития – высокая влажность (выше 90%) и температура (выше 20˚С) воздуха [10].

Симптомы: гриб попадает внутрь клубня через чечевички. Заболевание проявляется на клубнях в виде тёмно-жёлтых пятен, которые затем превращаются во впадины серебристого цвета. Поскольку перидерма не позволяет патогену проникнуть внутрь клубня, гриб, распространяясь в слое между перидермой и эпидермисом, отслаивает ткани и обеспечивает доступ воздуха в полости, которые приобретают вид серебристых чешуек. В период хранения продолжается развитие болезни и распространение инфекции на здоровые клубни. На поверхности поражённых клубней в хранилищах могут образоваться конидиеносцы тёмной окраски с тёмно – оливковыми конидиями.

Сухая гниль клубней - очень вредоносное заболевание картофеля при хранении.

Симптомы: внешние признаки болезни проявляются в виде разрастающихся, слегка вдавленных, бурых пятен. Обычно пятнистость проявляется в местах прикрепления клубня к столону или в местах механических повреждений, постепенно распространяясь на весь клубень. Развивается заболевание медленно. В местах пятен мякоть клубня становится трухлявой. Позднее образуются полости, часто покрытые кремовым или розовым налётом спороношения гриба. Кожица клубней сморщивается, формируя концентрическую структуру (рис. 7). В сухих условиях клубни постепенно полностью мумифицируются. При случайной посадке частично заражённых клубней они полностью сгнивают в почве или из них появляются слабые всходы, которые быстро погибают [17].

Возбудитель. Сухую гниль клубней вызывают многие виды фитопатогенных грибов, принадлежащих к роду Fusarium – F. Coeruleum. Большинство из них образуют два вида конидий: серповидно изогнутые, с хорошо выраженной ножкой макроконидий и мелкие, одноклеточные микроконидии. В неблагоприятных условиях гриб формирует толстостенные хламидоспоры, а некоторые виды – спороношения типа перитециев [17]. Чаще заражение происходит через ранки, полученные во время уборки и от вредителей.

1.2.2 Бактериальные болезни картофеля

Кроме грибных заболеваний, широкое распространение на посадках картофеля имеют бактериальные болезни. Из них наиболее часто встречаются такие болезни как кольцевая гниль и чёрная ножка.

Кольцевая гниль (возбудитель бактерия Corynebacterium sepedonicum). Вредоносность её заключается в преждевременной гибели растений и загнивании клубней в процессе хранения. Заболевание наиболее сильно развивается в поле при температуре 17-25 ˚С, а в период хранения – при повышенной температуре и высокой влажности.

На растениях кольцевая гниль проявляется в основном в виде увядания во вторую половину вегетации, начиная с фазы цветения. Вначале увядают 1-2 стебля в кусте, затем поочерёдно все остальные. Увядшие стебли падают на землю. При быстром увядании цвет стеблей остаётся зелёным, а при медленном быстро буреет. Сосудистое кольцо заполняется желтоватой или лимонно – жёлтой слизью. Под больным растением можно обнаружить маточный клубень с признаками кольцевой или мокрой гнили. Клубни чаще поражаются со столонного конца. На поверхности их появляются розовые или коричневые пятна и трещины. На разрезе больных клубней видно, что часть сосудистой системы размягчается. Вначале загнивают отдельные участки её. Гниение сопровождается окрашиванием сосудистого кольца в жёлтый цвет. При надавливании на клубень из сосудов выделяется светло-жёлтая масса. Из сосудистой системы гниль переходит на соседние ткани и сердцевину клубня, которая часто целиком выгнивает. Бактерии сохраняются в семенных клубнях. На растениях и клубнях в год выращивания заболевание может не проявиться, но бактерии сохраняются в посадочном материале в скрытой форме, что приводит к вспышке заболевания в последующий год [10].

Чёрная ножка (возбудитель – бактерия Pectobacterium phytophthorum). В период вегетации заболевание наиболее сильно распространяется при температуре 15-18 ˚С, а при хранении - выше 4-5 ˚С.

Больные растения появляются вскоре после всходов. Листья желтеют, свёртываются в трубочку вдоль главной жилки, часто засыхают. Нижняя часть его, а также корни загнивают и окрашиваются в интенсивно чёрный цвет (рис.8). Растения легко выдёргиваются из почвы.

На клубнях болезнь проявляется в большинстве случаев со столонного конца. Мякоть в месте поражения превращается в мягкую слизистую массу тёмного цвета с неприятным запахом. Клубни становятся более легковесны, кожура их темнеет, становится тусклой.

Иногда на поверхности больных клубней появляются трещины, из которых вытекает мутная, чернеющая на воздухе бактериальная масса. Заражение здоровых клубней от больной ботвы возможно при уборке. В этом случае может загнивать любая часть клубня.

Первоисточник болезни – поражённые клубни и остатки больных растений в почве. Болезнь легко передаётся при резке клубней. В дождливые годы и в пониженных местах встречается в значительных размерах [10, 17] .

1.2.3 Вирусные болезни картофеля

Вирусы – это покрытые белком частицы, содержащие нуклеиновую кислоту. Они видны только под электронным микроскопом. Вирусы вызывают системные инфекции у восприимчивых хозяев и могут размножаться только в живой клетке. Вирусы, поражающие картофель, различаются по размеру, структуре и по своему влиянию на рост растений и урожай [17].

Вирус L. Вирус скручивания листьев – potato laafroll virus.

Симптомы заболевания подразделяются на сезонные и врождённые. Сезонные заболевания проявляются в тех случаях, когда вирус перенесён тлями. Первые признаки появляются на молодых листьях - на верхушках растений. Молодые листья выпрямляются, скручиваются и меняют окраску (рис.9).

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10