WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


 

На правах рукописи

Белоус Оксана Геннадьевна

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ КУЛЬТУРЫ ЧАЯ В УСЛОВИЯХ ВЛАЖНЫХ СУБТРОПИКОВ РОССИИ

06.01.07. – плодоводство, виноградарство

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени доктора биологических наук

Краснодар – 2009 г.

Работа выполнена в Государственном научном учреждении Всероссийский научно-исследовательский институт цветоводства и субтропических культур Россельхозакадемии

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор 

Чукуриди Сусанна Степановна

доктор биологических наук

Щеглов Сергей Николаевич

доктор сельскохозяйственных наук

Цуканова Елена Михайловна

Ведущая организация: ГНУ Северокавказский зональный научно-исследовательский институт садоводства и виноградарства

Защита состоится 30 июня 2009 г. в 10.00 на заседании диссертационного совета Д 220.038.04 при Кубанском государственном аграрном университете по адресу: 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного аграрного университета

Автореферат разослан «_____»_________________2009 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные и скрепленные гербовой печатью, просим направлять ученому секретарю диссертационного совета.

Учёный секретарь

диссертационного совета,

профессор  Н.В. Матузок

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ



Актуальность темы. Россия является единственным европейским производителем чая, а единственное место в России, где выращивают и перерабатывают чай это субтропики Краснодарского края. До середины 90-х годов чаеводческая отрасль была одной из ведущих отраслей сельского хозяйства России. Площади плантаций превышали полторы тысячи га, с которых собиралось более 7 тыс. тонн зеленого чайного листа, ежегодно производилось около 2 тыс. тонн готового чая. Однако начавшаяся в стране перестройка, коснувшаяся и сельского хозяйства, изменила положение в чаеводстве России. В результате аграрной реформы (1990 – 1994 г.г.) начался катастрофический спад производства продукции чаеводства. К 2001 году отрасль стала убыточной, листосборных площадей осталась половина от фактически существующих.

Начиная с 2003 года, в крае начала действовать  Федеральная целевая программа по восстановлению культуры чая в России, которая предусматривает решение широкого круга проблем, имеющих первостепенное значение в восстановлении и дальнейшем развитии чая в Краснодарском крае. Предусматривается закладка новых, и реконструкция старых насаждений, что предполагает изучение биологических особенностей культуры для подбора сортов, обладающих стабильной продуктивностью и устойчивостью к неблагоприятным факторам среды.

В специфической по почвенно-климатическим условиям субтропической зоне России наблюдаются длительные засушливые периоды, которые приводят к угнетению ростовых процессов, снижению продуктивности, и зачастую к преждевременной гибели растений. Особенно требовательна к условиям произрастания культура чая, следовательно, актуальным является выявление лимитирующих факторов среды и установление наиболее оптимальных по почвенно-климатическим условиям микроучастков для размещения чайных плантаций.

Особенностью культуры чая является подкисление почвенной среды. В результате этого усиливается вымывание обменных (Ca, Mg) оснований, что оказывает существенное влияние на изменение содержания микроэлементов в почвах и растениях. В итоге, растения начинают проявлять признаки микроэлементного голодания, приводящего к функциональным заболеваниям (различным хлорозам) и, как следствие, снижению побегообразовательной способности.  В этой связи изучение влияния микроэлементов на функциональное состояние растений чая является весьма актуальным. Это важно для установления значимости использования микроудобрений на чайных плантациях, причем не, только для  увеличения урожайности и повышения качества продукции, но и для повышения устойчивости растений к тем или иным неблагоприятным факторам.

Таким образом, все вышеизложенное указывало на объективную необходимость проведения в почвенно-климатических условиях субтропической зоны России исследований по изучению биологических особенностей растений чая, а также  их реакции на неблагоприятные факторы среды и внесение микроэлементов.

Цель: выявление биологических особенностей культуры чая в почвенно-климатических условиях субтропиков России; изучение влияния микроэлементов на растения чая.

Задачи:
  • изучить биологические особенности культуры чая в условиях субтропиков России;
  • установить лимитирующие факторы среды для культуры;
  • установить закономерности изменения функционального состояния растений чая под влиянием лимитирующих факторов;
  • подобрать сортимент для реконструкции производственных плантаций чая;
  • определить оптимальные по почвенно-климатическим условиям микроучастки для размещения чайных плантаций;
  • изучить влияние микроэлементов меди, марганца, цинка и железа на физиолого-биохимические и анатомо-морфологические параметры.

Научная новизна. Впервые в условиях субтропиков России изучены биологические особенности культуры определены лимитирующие факторы и установлены закономерности изменения функционального состояния растений чая под влиянием неблагоприятных факторов среды.

Установлены диагностические показатели, отражающие функциональное состояние растений и разработана шкала параметров водного режима листьев для сравнительной оценки засухоустойчивости сортов.

Выявлены закономерности взаимодействия микроэлементов в растении и разработаны приемы регуляции функционального состояния культуры на основе применения микроудобрений.

Теоретическая и практическая значимость. Установленные закономерности могут быть использованы для планирования размещения плантаций по природно-климатическим зонам, при подборе сортовой гаммы в производственных насаждениях, а также в селекционной работе.

Предложен метод экспресс-диагностики функционального состояния растений чая по степени структурированности листовых тканей.

Применение на плантациях микроэлементов способствует обеспечению стабильной продуктивности культуры чая, за счет повышения ее устойчивости к неблагоприятным факторам среды.

В результате проведённых исследований разработаны - «Методические рекомендации по применению диагностических показателей устойчивости растений чая к стресс факторам», «Рекомендации  по внекорневой подкормке микроэлементами растений чая (для молодых чайных плантаций)» и «Методические рекомендации по внекорневой подкормке микроэлементами полновозрастных растений чая»; получен патент «Способ диагностики потребности растений в микроэлементном питании», RU 2225691 C2 от 5 апреля 2002 г.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на заседаниях научного и методического совета Всероссийского научно-исследовательского института цветоводства и субтропических культур  (1996 – 2008 г.г.); заседании Ученого совета ГНУ ВНИИ садоводства и питомниководства, г. Москва (2008 г.); региональных, всероссийских,  международных конференциях и симпозиумах; заочных электронных конференциях. 

Публикации. Основные результаты исследований по теме диссертации опубликованы в монографии: «Микроэлементы на чайных плантациях субтропиков России», 3 рекомендациях и 43 научных статьях, в т.ч. 7 – в рецензируемых журналах «Садоводство и виноградарство», «Вестник РАСХН» и «Сельскохозяйственная биология».

Объём и структура диссертации. Диссертация изложена на 283 страницах компьютерного текста содержит 55 таблиц, 62 рисунка. Работа состоит из введения, 5 глав, методических и практических рекомендаций, заключения, выводов. Список использованной литературы насчитывает 352 источника, из них 64 на иностранных языках.

Место, методика и  объекты исследований. Поставленные задачи решались на уровне полевых и лабораторных исследований с использованием методов математического моделирования и статистики.

Полевые исследования проводились на растениях чая вида Thea sinensis, так называемой грузинской (местной) популяции,  образованной в результате естественного переопыления видов и разновидностей китайских, японских и индийско-китайских гибридов; а также сортах Колхида, Каратум, Сочи, Кимынь, произрастающих в контрастно отличающихся почвенно-климатическими условиями участках: «Барановка», «Бетонный мост», «Пасека», «Ниже Гукасяна», «Озеро», участок клоноиспытания, 41-й.

Исследования по влиянию некорневой подкормки микроэлементами  - на участке клоноиспытания АОЗТ «Дагомысчай», п. Уч-Дере, площадью 0,4 га на растениях чая сорта Каратум, 1990 года посадки. Размер опытных делянок - 9 погонных метров, защитные участки длиною 1м. Ширина междурядий 1,25 м. Размещение вариантов  рендомизированное. В опыте следующие варианты:

контроль - опрыскивание водой;

медь –  раствор сернокислой меди в концентрации 0,06%;

марганец – сернокислый марганец 0,4%;

цинк – сернокислый цинк 0,3%;

железо – сернокислое железо 0,3%;

смесь МЭ – смесь элементов в концентрации 1,06%.

После вступления растений в полный возраст (2003 г.) на основании анализа химического состава растений дозы по марганцу и железу были увеличены: вариант «марганец» - до 0,6%; вариант «железо» - до 0,5%.

Некорневые обработки растений чая проводили на общем фоне макроудобрений  (в дозе  N360 P60 K50 кг д.в./га) в период летней депрессии ростовых процессов (вторая декада июня). При основном внесении удобрений (60%) использовали нитроаммофоску с аммиачной селитрой; при летней подкормке (40%) -аммиачную селитру.

В качестве индикаторного органа использовали физиологически зрелые листья чая, которыми являются 1-й – 2-й лист, расположенный после т.н. «рыбьего» на побеге вегетации данного года.         

Физиологически зрелые листья «Рыбий» лист

Лабораторные исследования выполняли на базе ГНУ ВНИИЦиСК: в лабораториях физиологии и биохимии растений; агрохимии и почвоведения.

Агрохимический анализ почв проводили по общепринятым методикам: гумус – по Тюрину в модификации Орлова и Гриндель; pH KCl – потенциометрическим методом; обменная кислотность по Дайкухара; азот легкогидролизуемый – по  Тюрину и Кононовой; подвижный фосфор и калий – по Ониани; подвижный алюминий – по методу Соколова; обменный кальций – трилонометрическим методом; обменный магний – фотоколориметрическим методом, окрашиванием соединений магния с титановым железом. Определение  микроэлементов проводили с использованием прибора С – 115 М1. Азот - объемным методом с биамперометрической индикацией конца титрования на приборе БАН-УНИИЗ, разработанным М.Л.Цап, фосфор – по Дениже в модификации Труога, калий – на атомно-абсорбционном спектрофотометре марки  ААS–1.

Концентрацию клеточного сока (ККС) флешей - рефрактометрическим методом Филиппова; биометрические характеристики устьичных клеток и подсчет их количества - цитологическими методами; водный дефицит – по Починку; определение связанной воды методом Окунцова – Маринчик; коэффициент жаро-, засухоустойчивости - по Кушниренко; интенсивность транспирации – весовым методом; активность каталазы – по методике Гунара; содержание фотосинтетических пигментов - методом А.А. Шлыка, с использованием расчетных формул Циглера и Эгле. При оценке физиологического состояния растений использовали метод определения степени структурированности листовых тканей  – по изменению величины когерентного излучения с использованием лазерного измерительного комплекса (Будаговский А.В., Будаговская О.Н.). Урожай чайного листа - путем сбора и взвешивания отдельно всех повторностей опыта; влажность листа - высушиванием флешей до постоянно сухой массы при 100 – 1050С; фиксацию образцов для биохиманализов проводили водяным паром в аппарате Коха; экстрактивные вещества - по методике В.Е. Воронцова; танин – по Левенталю с пересчетным коэффициентом 5,82 (по К.М. Джемухадзе).

Обработка экспериментального материала проводилась методами корреляционного и регрессионного анализов, описательной статистики с использованием математических программ, разработанных во ВНИИА им. Д. Н. Прянишникова, а также программ Статистика -5,0 и Microsoft Excel.

Исследования проводились в ГНУ ВНИИЦиСК  по программам: «Изучить действие биогенных микроэлементов на основные физиологические процессы, побегообразовательную способность, качество и устойчивость к неблагоприятным факторам природной среды полновозрастных чайных растений» (1996 – 2008 г.г.); «Выявить физиолого-биохимические показатели многофункционального действия, обеспечивающие комплексную адаптивность чайного растения к экологическим условиям среды» (2002 – 2006 г.г.).

Основные положения, выносимые на защиту:

  • биологические особенности растений чая вида Thea sinensis в условиях субтропиков России;
  • лимитирующие факторы среды и их влияние на растения чая сортов Колхида, Каратум, Сочи, Кимынь;
  • биологические особенности растений чая на плантациях, отличающихся почвенно-климатическими условиями;
  • влияние микроэлементов на растения чая (на примере сорта Каратум). 

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Характеристика почвенно-климатических условий проведения исследований. По итогам анализа метеорологических условий наиболее неблагоприятными по гидротермическому режиму годами в течение 11 лет исследований являлись годы с температурами выше многолетних – 1998, 2002, 2005 - 2007; годы, характеризующиеся засушливыми периодами – 1998, 1999, 2003, 2005 - 2007; холодным годом являлся – 1997; оптимальным по всем показателям был период с 2000 - 2002 г.г. и 2004 г. Наиболее экстремальным и по температуре, и по осадкам являлся 1998 год, в котором засушливый, жаркий период продолжался около 4 месяцев (с июня по сентябрь).

Обобщающим показателем ценности почв является их бонитировочная оценка, позволившая объединить плантации, отобранные для исследования, в три группы. Плантации, характеризуемые высоким бонитетом: Барановка, Школа, Ниже Гукасяна, 46-й, 47-й  (90 – 135 баллов); средним: Бетонный мост, участок клоноиспытания, 41-й (50 – 90) и низким бонитетом:  Озеро, Пасека (20 – 49 баллов). Как правило, плантации, относящиеся к разным группам, значительно отличаются, как по развитию, так и по продуктивности растений.

В целом, почвы изучаемых плантаций бурые лесные кислые малогумусные, развиты на красно-бурых глинах, сформированных на элювии глинистых сланцев, подстилаемых серыми и зеленовато-серыми плотными породами. Характеризуются тяжелым механическим составом и менее прочной структурой. Агрохимический и агрофизический фон участков выровнен, с оптимальной или высокой обеспеченностью основными элементами питания. Существующие незначительные отличия дали возможность провести изучение действия факторов среды и внесения микроудобрений на биологические особенности растений чая. 

Биологические особенности растений чая  в зависимости от факторов окружающей среды

Водный режим растений чая. Для культуры чая наиболее неблагоприятным по гидротермическим условиям является  период с июня по август (табл. 1).  Именно в этот период наблюдается более тесная корреляция между физиологическими показателями и климатическими факторами. В более поздний период температура воздуха снижается, влажность воздуха по­вышается, что наряду со старением листа вносит нежелательные коррективы в результаты наблюдений.

Таблица 1. Коэффициенты парной корреляции (r) между основными параметрами водного режима и климатическими факторами

Параметры

И отн.

Лк

мВт

Т0,С

водный дефицит

-0,67

0,68

0,68

0,89

оводненность

0,72

-0,55

-0,55

-0,77

Т2/Т1

-0,87

0,65

0,65

0,85

Величина концентрации клеточного сока (ККС) флешей чая в зоне влажных субтропиков России находится в тесной зависимости от температурных условий (табл. 2).

Таблица 2. Коэффициенты парной корреляции (r) между ККС флешей и климатическими факторами

Месяц

T0,C

И отн.

освещенность, Лк

май

0,99

-0,41

0,54

июнь

0,78

-0,32

0,50

июль

0,92

-0,36

0,48

август

0,89

-0,40

0,58

Сравнение параметров водного статуса растений грузинской популяции и сортов показало, что оводненность сортов существенно выше, достоверно ниже водный дефицит, и, соответственно, выше жизнеспособность (табл. 3).

Таблица 3. Водный режим растений чая различных сортов в неблагоприятные периоды вегетации, 2002 – 2006 г.г.

Сорта

Оводнён-ность,%

Водоудер-живающая способность, %

Водный дефицит, %

Жизне-способность,%

Колхида

45 ± 0,4

42 ± 4,5

25 ± 1,5

42 ± 2,4

Кимынь

67 ± 0,3

16 ± 2,3

17 ± 4,0

55 ± 2,5

Каратум

66 ± 0,4

15 ± 3,5

13 ± 2,1

54 ± 5,5

Грузинская популяция

20 ± 0,6

52 ± 2,2

45 ± 1,9

36 ± 2,1

НСР05

19

15

12

9

Следовательно, по своим потенциальным возможностям к устойчивости сорта более предпочтительны, чем растения грузинской популяции. При этом  более устойчивыми являются сорта Каратум и Кимынь, у которых оводнённость тканей в засуху существенно выше, чем у Колхиды и водный дефицит не поднимается выше 13 – 17%.

По результатам многолетних исследований составлена шкала параметров водного режима листьев для сравнительной оценки засухоустойчивости растений чая, как в оптимальных, так и в неблагоприятных по водообеспеченности условиях (табл. 4).

Таблица 4. Шкала изменения параметров водного режима растений чая для сравнительной оценки засухоустойчивости сортов

Условия оценки

Параметры

Степень устойчивости

высокая

средняя

низкая

Оптимальные условия

Оводнённость листьев

50 - 70

40 - 50

< 40

Водоудерживающая способность через 6 часов

20 - 25

25 – 40

> 40

Водный дефицит

7 - 10

10 – 15

> 15

ККС флешей

  8

  8

  8

В период

или после завядания

Оводнённость листьев

50 - 60

20 – 30

< 20

Водоудерживающая способность через 6 часов

10 - 15

35 - 40

> 50

Водный дефицит

< 20

25 - 40

> 40

ККС флешей

15

15 – 18

> 18

Листья устойчивых сортов содержат воды 50% и выше, водный дефицит в них не превышает 10%, водоудерживающая способность тканей от 20% до 25%. ККС флешей чая в оптимальный период всегда держится на уровне  не более 8%, не зависимо от степени устойчивости сорта. У менее устойчивых сортов оводнённость тканей листа составляет 40 – 50%, водный дефицит – 10 – 15%, а потеря воды тканями не более 25 – 40%. У неустойчивых сортов содержание воды в тканях листа – менее 40%, водный дефицит – выше 15%, потеря воды высокая – более 40%.

В неблагоприятный по гидротермическим условиям период, у наиболее устойчивых к засухе сортов оводнённость падает не ниже 50 - 60%, водный дефицит возрастает не более чем на 10%.





У сортов средней устойчивости оводнённость снижается до 20-30%, водный дефицит возрастает на 15 – 25%, а ККС повышается до 15 – 18%. Наибольшие изменения происходят у незасухоустойчивых сортов. Оводнённость менее 20%, водный дефицит листьев более 40%, водопотеря составляет 50% от исходного, и ККС более 18%.

На стабильность водообмена культуры большое влияние оказывают и условия произрастания (табл. 5). Так, лучшие условия для выращивания чая складываются на участках «Ниже Гукасяна», «Школа» и №47.

У растений этих плантаций меньший водный дефицит, лучшая оводнённость клеток, и данные параметры характеризуются меньшей изменчивостью при наступлении неблагоприятного по гидротермическим  условиям периода. Следовательно, микроклиматические условия этих плантаций более стабильны, они предпочтительны для выращивания культуры чая и получения хорошей урожайности в течение всего периода вегетации.

Таблица 5. Изменения параметров водного режима чая на различных по микроклиматическим условиям участках, 2002 – 2006  г.г.

Участок

Оптимальные условия

Засуха

Водный дефицит,

%

Оводнён-

ность,

%

Водоудер-живающая способ-

ность, %

Водный дефицит,

%

Оводнён-

ность,

%

Водоудер-живающая способ-

ность, %

Ниже Гукасяна

9 ± 0,9

69 ± 1,2

22 ± 1,2

17 ± 0,9

55 ± 2,2

15 ± 1,5

Школа

7 ± 0,5

65 ± 1,1

25 ± 1,3

19 ± 1,1

53 ± 1,4

10 ± 1,2

№ 46

12 ± 0,8

56 ± 1,5

30 ± 1,5

30 ± 0,9

48 ± 1,1

32 ± 1,1

№ 47

9 ± 0,2

71 ± 1,1

20 ± 1,1

18 ± 1,5

62 ± 2,5

13 ± 1,5

№ 42

12 ± 0,3

54 ± 1,0

35 ± 1,0

35 ± 1,1

45 ± 2,3

30 ± 1,3

Озеро

17 ± 0,9

42 ± 1,2

48 ± 1,1

52 ± 1,3

20 ± 2,2

50 ± 1,23

НСР05

3,0

12,5

8,5

13,1

7,0

15,2

Активность каталазы в листьях растений чая. Отмечено, что существует корреляция между: активность каталазы – температура и активность каталазы – солнечная инсоляция (табл. 6). Повышение температуры до 26 - 280С вызывает усиление активности ферменты, при дальнейшем повышении температуры – происходит её резкий спад.

Таблица 6. Коэффициенты парной корреляции (r) между активностью каталазы, ККС флешей и климатическими факторами

Параметры

Влажность воздуха, %

Освещен-ность, Лк

Т0, С

ККС,

%

Активность, каталазы,

мл О2/г

0,14…0,34

-0,75…-0,79

- 0,52…-0,71

-0,39…-0,52

Более значимым фактором, влияющим на активность каталазы, является освещенность, что, вызвано проявлением фотостресса. При увеличении освещенности активность фермента снижается: наименее активна каталаза листьев в июле, характеризующемся не только высокими температурами, но и максимальной освещенностью.

Отмечены различия в интенсивности ферментативной деятельности в зависимости от возраста листа (табл. 7).

Таблица 7. Активность каталазы листьев чая в зависимости от возраста листа, при 250С и Иотн. – 70%

Порядковый номер листа на побеге

V,%

флешь

48,0 ± 5,2

24,2

34

1-2

93,8 ± 3,4

16,8

12

3-4

107,1 ± 4,5

16,9

8

5-6

76,9 ± 7,3

28,7

6

7-8

76,1 ± 4,5

62,5

7

9-10

48,7 ± 0,7

22,9

6

11-12

38,8 ± 0,6

16,8

10

13 - 14

38,9 ± 2,5

26,2

30

Наибольшая активность фермента наблюдается в 1-м – 4-м листе на побеге; по мере старения листа наступает потеря активности каталазы, что связано с замедлением обменных процессов в старых листьях и понижением интенсивности дыхания. Во флешах чая, в отличие от листьев, максимум ферментативной активности приходился на июль, в августе отмечался ее спад (рис. 2).

Рис. 2.  Динамика ферментативной активности листьев и флешей чая

в течение вегетации

Причем, в этот период активность каталазы флешей в среднем в 2,1 – 3,0 раза ниже, чем в зрелых листьях. При ослаблении жары (в сентябре) активность фермента максимальна, в детальнейшем наблюдается еще один спад активности – в октябре, но менее значительный, чем в июле. Это период физиологического старения листа и активной репродуктивной деятельности, сопровождаемой не менее активным формированием корневой системы, что предполагает отток веществ к этим органам и усиление физиологических процессов в соответствующих клеточных структурах.

Нами показано, что устойчивые сорта чая  характеризуются более активной каталазой (табл. 8).

На активность каталазы влияют почвенно-климатические условия участков и экспозиция склонов, на которых размещены плантации (табл. 9).

Таблица 8. Ферментативная активность листьев чая различных сортов,

в оптимальный период вегетации

Сорта

V,%

Колхида

60,5 ± 12,4

97,5

20,4

Каратум

120,9 ± 10,9

14,0

11,2

Грузинская популяция

106,5 ± 14,3

26,5

16,2

НСР 05

39,4

-

-

Таблица 9. Активность каталазы листьев чая на различных по микроклиматическим условиям участках, в оптимальный период вегетации

Участки

V, %

Уч-Дере

115,5

16,3

432,6

18,0

Бетонный мост

106,1

7,8

84,2

8,6

Пасека

99,7

22,5

645,1

25,5

Барановка

90,9

10,3

106,5

11,4

Озеро

81,2

8,2

95,0

12,0

Ниже Гукасяна

65,9

4,4

19,3

6,7

У растений чая, произрастающих на северных склонах, где солнечная инсоляция выражена в меньшей степени, вследствие чего и температурный режим плантаций мягче, ферментативная активность достаточно интенсивна. В то время как на открытых солнечных южных и юго-восточных склонах, где температурный режим жестче и влажность воздуха ниже, ужесточение водного дефицита и повышение концентрация клеточного сока флешей приводит к ингибированию фермента.

Таким образом, высокая активность фермента в листьях чая одних участков, по сравнению с другими, свидетельствуют о более ощутимом стрессе, что выражается в усиленном накоплении перекисей и, соответственно, в повышенной деятельности каталазы.

Пигментный аппарат растений чая. Установлено, что наибольшее содержание зеленых пигментов достигается в августе, с сентября наблюдается значительный спад в содержании хлорофиллов, который продолжается вплоть до начала новой вегетации, в связи со снижением  синтеза зеленых пигментов в зимний период (рис. 3).

Рис. 3. Динамика накопления пигментов листьями чая, 2002 – 2006 г.г.

Усиленное накопление каротиноидов отмечено в июле – августе, что связано с наступлением засушливого периода; аналогичное повышение количества каротиноидов наблюдается в зимний период (рис. 3). Так как эта группа пигментов выполняет протекторную роль в защитных реакциях растительного организма, следовательно, усиленное накопление каротиноидов в неблагоприятных условиях вегетации необходимо растению для стимулирования адаптивных реакций и снижения общего стресса.

Выявленные нами закономерности являются общими для всех сортов растений чая, но устойчивые чайные растения характеризуются меньшей лабильностью зеленых пигментов и большим накоплением каротиноидов. В содержании и динамике накопления пигментов проявляются сортовые различия (табл. 10).

Таблица 10. Характеристика пигментного аппарата растений чая различных сортов (мг/г), 2002 – 2006 г.г.

Сорта

Хлорофилл

а/b

Каротиноиды

a+b/кароти-ноиды

а

b

а+b

  Колхида

1,45 ± 0,48

0,58 ± 0,22

2,03 ± 0,70

2,50 ± 0,07

0,40 ± 0,58

6,25 ± 1,42

  Каратум

1,80 ± 0,53

1,01 ± 0,40

2,81 ± 0,93

1,78 ± 0,11

0,41 ± 0,30

4,35 ± 0,85

  Кимынь

1,63 ± 0,46

0,72 ± 0,28

2,35 ± 0,74

2,26 ± 0,10

0,64 ± 0,77

3,54 ± 1,98

  Сочи

1,78 ± 0,85

1,02 ± 0,34

2,80 ± 0,62

1,75 ± 0,09

0,62 ± 0,68

2,81 ± 0,95

  Грузинская популяция

1,72 ± 0,41

0,84 ± 0,22

2,56 ± 0,69

2,05 ± 0,04

0,48 ± 0,11

4,27 ± 1,29

НСР05

0,25

0,37

-

-

0,18

-

Больше хлорофиллов накапливается сортом Каратум и Сочи, меньше – Колхидой; причем различия существенны.

Соотношение суммы хлорофиллов к каротиноидам – более информативный признак, так как указывает на степень приспособленности растений и к свету, и к неблагоприятным условиям. По указанному показателю выделяются сорта Кимынь и Сочи, являющиеся достаточно устойчивыми, в листьях этих сортов соотношение суммы хлорофиллов к каротиноидам в 1,8 – 2,2 раза меньше, чем в Колхиде. Таким образом, сорт Колхида по содержанию пигментов в листьях уступает остальным.

На состояние пигментной системы оказывают влияние и условия произрастания (табл. 11). На участках с оптимальными для чая почвенными и климатическими условиями отмечено более высокое содержание зеленых пигментов при незначительном накоплении каротиноидов. С наступлением неблагоприятного по гидротермическим условиям периода колебания в содержании пигментов незначительны.

Таблица 11. Характеристика пигментного аппарата растений чая на различных по микроклиматическим условиям участках (мг/г),

2002 – 2006 г.г.

Участки

а+b

каротиноиды

а/b

а+b/кароти-ноиды

Школа

3,13 ± 0,09

0,55 ± 0,02

1,81 ± 0,08

5,69 ± 1,02

46-й

3,16 ± 1,02

0,58 ± 0,03

1,25 ± 0,05

5,41 ± 1,10

47-й

3,15 ± 1,10

0,65 ± 0,02

1,93 ± 0,04

4,81 ± 1,10

42-й

3,07 ± 1,02

0,65 ± 0,02

1,55 ± 0,06

4,73 ± 1,08

43-й

2,36 ± 0,09

0,53 ± 0,03

2,22 ± 0,05

4,45 ± 1,05

НСР05

1,15

0,25

-

-

Качественные показатели чайного листа. Количественное содержание танина в условиях влажных субтропиков России (в отличие от субтропиков Западной Грузии) увеличивается с мая по июнь, затем наступает некоторый спад в их содержании, что связано с температурным и засушливым стрессом, замедляющим синтез танинов в чайном листе. По мере того, как гидротермические условия приходят к оптимуму (рис. 4), содержание танинов стремительно увеличивается, достигнув в августе в среднем 30,29 – 32,58%.

Рис. 4. Сезонные изменения содержания танинов и экстрактивных веществ в трехлистных побегах чая, 1996 – 2007 г.г.

Иная динамика отмечена в накоплении экстрактивных веществ в чайном листе. С мая по июль происходит постепенное увеличение содержания водорастворимой фракции, сменяющееся таким же постепенным спадом.

Следовательно, в закономерности накопления качественных показателей наблюдаются значительные различия, и на их накопление оказывают влияние климатические факторы.  Анализ полученных данных показал, что накопление танина и кофеина, напрямую зависит от количества осадков в период вегетации (табл. 12).

Таблица 12. Коэффициенты парной корреляции (r) между качественными показателями чайного листа и климатическими факторами

Показатели

Осадки, мм

T0, С

Танин, %

- 0,88

- 0,45

Экстрактивные вещества, %

- 0,24

- 0,35

Кофеин, %

- 0,86

- 0,54

Анатомо-морфологические характеристики листьев чая. Основное нарастание площади листовой пластинки происходит с мая по июнь, в дальнейшем процесс идет довольно равномерно, и с августа отмечается торможение формирования листа.  В данном процессе четко проявляется влияние почвенно-климатических условий (рис. 5). 

Рис. 5. Площадь листа чая на различных по микроклиматическим условиям участках, 2002 – 2006 г.г.

Почвенные условия плантаций оказывают влияние и на толщину листовой пластинки: высокий бонитет плантаций способствует активному синтезу пластических веществ, это позволяет накапливать большое количество сухого вещества, что выражается в большей толщине листовой пластинки у растений чая на данных участках. Плантации, характеризующиеся средним бонитетом, незначительно уступают по толщине листа растениям предыдущих участков (рис. 6). Наименьшая толщина листовой пластинки отмечается у растений чая с плантаций, имеющих низкий бонитет.

На формирование листовой пластинки влияет экспозиция склона, так как создает характерные только для данной плантации микроусловия. В оптимальный период, лучше и быстрее прогреваемый южный склон способствует активному накоплению сухого вещества и формированию развитой мезоструктуры.

Рис. 6. Изменение толщины листа чая на различных по микроклиматическим условиям участках при водном дефиците,

2002 – 2006 г.г.

В стрессовый по гидротермическому режиму период (июнь – июль), недостаток почвенной влаги в комплексе с атмосферной засухой и перегревом приводят к значительной потере тургора листьями растений южного склона, что сказывается на угнетении физиологических процессов, в том числе, и на снижении побегообразовательной способности чая. В то время как колебания в толщине листа на северном склоне менее выражены. Корреляционный анализ показал, что взаимосвязь между гидротермическими условиями и биометрическими характеристиками листа тесная: коэффициент корреляции осадки–температура/площадь равен соответственно 0,61 – 0,83; температура–осадки/толщина листа = 0,62.

В формировании листовой пластинки прослеживаются сортовые особенности (табл. 13). Наибольшая толщина листа характерна для растений чая сорта Каратум, существенно, в 1,3 раза превышая соответствующую величину у растений грузинской популяции и в 1,4 раза – сорт Колхида, который отличается наиболее тонкой листовой пластинкой. Причем, сорт Каратум характеризуется активным приростом в толщину, составляющим 37% к исходному состоянию за 5 месяцев вегетации, в то время как на Колхиде – всего 8%. Этот же сорт отличается и наибольшей площадью листа в среднем от 45,6 см2 (в июне) до 65,9 см2 (в августе), что в 1,7 раза превышает площадь листа растений грузинской популяции.

Таблица 13. Биометрические параметры листа чая различных сортов, 2002 – 2006 г.г.

Сорта

Толщина

Площадь

мм

прирост за вегетацию, %

см2

прирост за вегетацию, %

Грузинская популяция

0,230 ± 0,002

13 ± 1,2

39,4 ± 6,9

126 ± 2,3

Колхида

0,219 ± 0,001

8 ± 0,9

53,1 ± 7,9

163 ± 5,2

Сочи

0,235 ± 0,002

16 ± 1,0

40,1 ± 7,7

142 ± 3,4

Каратум

0,310 ± 0,003

37 ± 2,0

65,9 ± 9,8

148 ± 2,2

НСР05

0,059

-

18,6

-

Сорт Колхида в данном параметре практически не уступает Каратуму, но характеризуется более интенсивным приростом площади листа, увеличивая за период вегетации первоначальную величину почти в 3 раза.

Структурированность листовых тканей. Изменения физиологических и анатомо-морфологических параметров существенно отражается на изменении структурированности листовых тканей растений чая, характеризуемых приведенного когерентностью (G/I) (табл. 14).

Таблица 14. Коэффициенты парной корреляции (r) между приведенной когерентностью и морфофизиологическими параметрами  листьев чая

Параметры

G/I

Каталаза, мл О2/г

0,89

S, см2

- 0,79

ККС, %

- 0,82

Толщина, мм

- 0,76

Интенсивность транспирации, г/см2 час

0,84

Изменение оптических характеристик в течение вегетации четко регистрирует возрастные изменения, проявляющиеся в степени упорядоченности растительных тканей: самая низкая приведенная когерентность у молодых, физиологически незрелых листьев (рис. 7). По мере вызревания листа его структура упорядочивается.

Рис. 7. Возрастные изменения структурированности листовых тканей чая, 2002 – 2006 г.г.

На изменение оптических параметров листа влияют  сортовые особенности, что можно использовать в исследованиях по интродукции и селекционной работе с растениями чая (рис. 8). Сорт Каратум, характеризующийся хорошей экологической устойчивостью и высоким биологическим потенциалом, обладает и высокой степенью упорядоченности листовых тканей, превышая исследуемые сорта в 1,6 – 1,9 раза.  Наименьшая структурированность отмечена у сорта Колхида и, как подтверждают наши исследования, этот сорт наименее устойчив к таким неблагоприятным факторам среды, как засуха и высокие температуры воздуха. Приведенная когерентность сорта Сочи и Кимынь находится на одном уровне, что и следовало предполагать, так как Сочи был выведен на основе Кимынь. 

Рис. 8. Структурная упорядоченность листовых тканей чая различных сортов, 2002 – 2006 г.г.

Грузинская популяция, образованная в результате естественного переопыления завезенных в свое время видов и разновидностей китайских, японских и индийско-китайских гибридов, характеризуется нестабильной упорядоченностью листовых тканей.

Почвенно-климатические условия, влияя на физиологическое состояние растений, в первую очередь приводят к изменению водного режима растений, фотосинтетической и ферментативной активности чайных кустов, что, в свою очередь, вызывает нарушение структурированности листовых тканей, выражающееся в изменении пространственной когерентности рассеянного зондирующего пучка. Так,  плантация «Озеро», размещенная на бурых лесных глеевых, тяжелых, влажных, плохо аэрируемых почвах, характеризуется постоянным закислением почвенного слоя. Гидротермические условия участка также не соответствуют оптимальным: высокая температура в летние месяцы до 30,30С и выше, и низкая относительная влажность воздуха в среднем 63,0%. Это вызывает нарушение физиологического состояния, сопровождаемого снижением степени упорядоченности микроструктуры листа (рис. 9).

Рис. 9. Структурная упорядоченность листовых тканей чая на различных по микроклиматическим условиям участках, 2002 – 2006 г.г.

В то время как на плантации «Ниже Гукасяна», расположенной на почвах хорошо оструктуренных, с высоким содержанием гумуса (около 6,12%), характеризуемой оптимальным гидротермическим режимом с температурой воздуха в среднем 26,30С; относительной влажностью воздуха в пределах - 82,2 – 84,1%, в течение вегетации сохраняется высокая пространственная когерентность тканей листа. Различия в оптических характеристиках существенны – НСР при 95%-ном уровне составляет 0,16 – 0,60. 

Влияние микроэлементов на растения чая

Химический состав растений чая при некорневом внесении микроэлементов. Существует тесная зависимость между содержанием марганца во флешах чая, показателем плодородия почв и урожайностью плантации (табл. 15). Количество микроэлементов в растениях чая при их некорневом внесении с каждым годом увеличивается, что объясняется их ежегодной аккумуляцией в листьях. По мере вступления растений в полный возраст, их потребность в содержании таких микроэлементов, как марганец и железо возрастает: чай является манганофилом, для него характерны повышенные концентрации сернокислого марганца, тем более, учитывая высокую физиологическую востребованность и активность данного элемента.

Таблица 15. Коэффициенты парной корреляции (r) между бонитировочной оценкой плантаций,  обеспеченностью растений микроэлементами, урожаем и качеством чая

Cu

Zn

Fe

Mn

Бонитировочная оценка

Бонитиро-вочная оценка

0,24

0,31

0,02

0,61

-

Урожайность, ц/га

0,23

0,36

0,05

0,65

0,99

Танин, %

0,48

-0,11

0,3

0,26

-0,05

  Экстр. в-ва, %

0,4

-0,44

0,2

0,52

-0,17

Что касается железа, то растения чая характеризуются значительной ферментативной активностью, немаловажную роль в которой играет такой железопорфириновый фермент как каталаза. Следовательно, содержание сернокислого железа в листьях чая является не менее необходимым, чем марганца.

При некорневом опрыскивании, отмечено проявление антагонизма между элементами при их поглощении растением (табл. 16). 

Таблица 16.  Влияние микроэлементов на их содержание в листьях  полновозрастных растений чая, мг/кг, 2002 – 2007 г.г.

Вариант

Cu

Mn

Zn

Fe

Контроль

23,24±1,19

1034±100

30,5±1,8

77,3±28,5

Медь

33,80±5,30

961±62

31,5±1,7

76,5±26,5

Марганец

22,87±1,73

1206±159

30,8±1,2

58,3±22,3

Цинк

22,59±0,86

1014±102

40,6±2,5

78,6±19,4

Железо

22,23±0,77

855±909

29,6±1,1

128,4±58,3

Смесь МЭ

28,74±4,48

1095±107

39,5±0,7

137,6±57,2

НСР05

8,22

66,3

9,8

19,2

При некорневом внесении сульфата меди происходит снижение количества марганца; варианты с внесением марганца, цинка и железа снижали содержание меди в листьях, а марганец ингибировал поступление железа.

Водный режим растений чая при внесении микроэлементов. Применение микроэлементов значительно изменяет  реакцию растений на воздействие неблагоприятных факторов:  внесение марганца (r = -0,69) и цинка (r = -0,73) существенно снижает  концентрацию клеточного сока, оказывая положительное влияние на водообеспеченность чая, в то время как подкормки сернокислыми солями меди (r = 0,66) и железа (r = 0,62) вызывают ухудшение водного режима растений (рис. 10).

Рис. 10. Влияние микроэлементов на ККС флешей чая, 1996 – 2007 г.г.

Многолетние наблюдения выявили, что в связи с изменением климатических параметров (за годы исследования  при часто повторяющихся горячих фёнах, температура воздуха увеличилась в среднем на 1 – 20С) ККС флешей в напряженные по водообеспеченности периоды всё чаще повышалась до критических для чая значений (20% и выше, превышая в отдельные периоды 24%). Несмотря на это, на вариантах с внесением марганца и цинка ККС всегда была минимальной (в среднем 13 – 14%). Вариант «смесь МЭ» занимал промежуточное положение по своему воздействию на величину концентрации клеточного сока из-за комбинированного воздействия микроэлементов (рис. 10). Считаем, что в данном случае именно марганец, компенсируя действие железа, приводит к защитному эффекту.

Выявлено, что снижение водного дефицита и повышение относительной тургесцентности зависит от некорневых обработок сернокислыми солями марганца и цинка, в то время, как железо и медь существенно снижает потенциальную устойчивость растений, переводя относительно устойчивый сорт Каратум в разряд средней степени устойчивости (табл. 17).

Таблица 17. Параметры водного режима листьев чая при внесении микроэлементов, 1996 – 2007 г.г. 

Вариант

Оводнённость листьев,

%

Сила  удерживания,

атм.

Водоудерживающая

способность

(через 6 часов), %

Т2/Т1

Контроль

51 ± 2,5

122 ± 9,2

25 ± 1,1

0,62±0,20

Медь

40 ± 3,0

110 ± 8,5

34 ± 2,1

0,79±0,20

Марганец

72 ± 2,0

148 ± 10,1

22 ± 1,6

0,75±0,18

Цинк

69 ± 1,9

125 ± 9,9

20 ± 1,6

0,74±0,20

Железо

45 ± 2,5

120 ± 7,8

38 ± 1,9

0,73±0,20

Смесь МЭ

54 ± 1,8

123 ± 9,0

29 ± 2,5

0,72±0,20

НСР05

9,0

-

8,2

-

При внесении марганца и цинка существенно повысилось содержание общей воды в клетках растений, но достоверно уменьшилось ее содержание при обработке чая медью и железом.

Установлено, что обработка цинком, медью и железом привела к увеличению доли «свободной» воды (рис. 11). У растений, находящихся в условиях недостатка влаги, некорневые обработки данными микроэлементами вызывают изменение внутреннего состояния клеток, что, способствуя снижению водоудерживающих сил, приводит к появлению большего количества активной «свободной» воды. При этом, цинк, поддерживая оводненность листьев на высоком уровне за счет средней степени открытия устьиц, способствует повышению градиента активности воды, тем самым, облегчая передвижение ассимилянтов в растении.

Рис. 11.  Содержание разных форм воды в листьях чая при некорневых подкормках  микроэлементами, 2003 – 2007 г.г.

Обращает на себя внимание вариант с обработкой растений марганцем, на котором в течение всех лет исследований отмечалось усиление интенсивности многих физиологических процессов, лежащих в основе адаптивности. Так, в общем запасе воды в листьях этого варианта увеличивалась доля «связанной» воды, при этом, сила её удерживания на 26 атмосфер больше контрольной величины (табл. 17). Следовательно, обработка растений марганцем повышает адаптивность чая к действию неблагоприятных факторов среды (засухе).

Некорневые обработки цинком, также как и марганцем, способствуют повышению устойчивости растений чая. При этом приводятся в действие разные механизмы усиливающие процессы приспособления. Марганец, способствует накоплению «связанной» воды, повышая устойчивость растений чая (пассивная устойчивость); цинк способствует увеличению количества «свободной» активной формы воды, определяющей интенсивность физиологических процессов, что свидетельствует об активной адаптации растений к действию засухи.

Установлено, что обработки марганцем и цинком в наиболее жаркое дневное время существенно (в среднем в 1,4 – 1,7 раза) усиливали процесс транспирации, что, является положительным фактом в период засухи, так как является механизмом защищающим лист от перегрева. У растений чая, получивших некорневые подкормки марганцем и смесью элементов, в наиболее жаркие часы дня, когда температура воздуха поднималась до 32 – 35 0С наблюдалось сильное открытие устьиц; вариант с внесением цинка по степени открытия устьиц занимал промежуточное положение и находился на уровне контроля.

Влияние микроэлементов на активность каталазы. Внесение микроэлементов является фактором, значительно влияющим на активность каталазы (табл. 18).

Таблица 18. Коэффициенты парной корреляции (r) между ферментативной активностью листьев чая и  микроэлементами

Элемент

месяц

июнь

июль

август

сентябрь

октябрь

Cu

- 0,3

- 0,7

- 0,6

+ 0,2

+ 0,2

Mn

+ 0,5

+ 0,6

+ 0,8

+ 0,5

+ 0,4

Zn

+ 0,7

+ 0,8

+ 0,7

+ 0,9

+ 0,7

Fe

+ 0,8

+ 0,7

+ 0,8

+ 0,8

+ 0,9

Некорневая обработка растений чая марганцем, цинком, железом, а также смесью элементов, проведенная в неблагоприятный по водообеспеченности период, способствует значительному усилению ферментативной активности опытных растений. В то время как внесение меди провоцирует инактивацию каталазы, снижая защитные функции организма (рис. 12). 

Рис. 12. Активность каталазы листьев чая при некорневых подкормках  микроэлементами в период засухи 2004 г.

Пигментный состав листьев растений чая при внесении микроэлементов. Некорневые обработки цинком и марганцем способствуют существенному увеличению мощности пигментной системы (на что указывает пониженное соотношение суммы хлорофиллов (a+b)/каротиноиды), повышению количественного содержания хлорофиллов и каротиноидов (табл. 19). Обработка этими элементами влияет на степень защиты пигментной системы, связанной с противодействием стрессу, вызванному водным дефицитом. Усиление накопления пигментов на варианте с обработкой железом происходить только в силу причастности элемента к процессам синтеза пигментов в листьях.

Таблица 19. Характеристика пигментного аппарата растений чая при внесении микроэлементов (мг/г) в оптимальный период вегетации, 1997 – 2002 г.г.

Варианты

Хлорофилл

а/b

каротиноиды

a+b/каротино-иды

а

b

a + b

Контроль

1,70 ± 0,31

0,85 ± 0,17

2,55 ± 0,65

1,99 ± 0,06

0,57 ± 0,10

4,50 ± 0,05

Медь

1,58 ± 0,44

0,82 ± 0,20

2,40 ± 0,76

1,92 ± 0,06

0,54 ± 0,11

4,42 ± 0,03

Марганец

1,68 ± 0,34

0,85 ± 0,24

2,53 ± 0,70

1,99 ± 0,01

0,56 ± 0,09

4,49 ± 0,05

Цинк

1,66 ± 0,27

0,84 ± 0,21

2,50 ± 0,63

1,99 ± 0,02

0,60 ± 0,10

4,20 ± 0,02

Железо

1,70 ± 0,26

0,86 ± 0,18

2,56 ± 0,61

1,97 ± 0,02

0,56 ± 0,07

4,57 ± 0,06

Смесь МЭ

1,63 ± 0,28

0,82 ± 0,19

2,44 ± 0,65

1,99 ± 0,03

0,53 ± 0,08

4,58 ± 0,05

НСР05

0,15

0,24

-

-

0,09

-

Биометрические параметры листьев растений чая при внесении микроэлементов. На характеристики листового аппарата существенное влияние оказывает внесение вносимых микроэлементов, так как происходит изменение  физиолого-биохимических процессов, происходящих в растении чая (табл. 20).

Таблица 20. Биометрические характеристики листьев чая  при внесении микроэлементов, 1997 – 2007 г.г.

Варианты

Площадь

Толщина

Масса

см2

мм

г

Контроль

53,0 ± 0,8

0,303 ± 0,09

1,24 ± 0,04

Медь

54,1 ± 0,8

0,305 ± 0,10

1,33 ± 0,07

Марганец

68,6 ± 0,6

0,315 ± 0,08

1,39 ± 0,03

Цинк

66,8 ± 0,5

0,333 ± 0,10

1,39 ± 0,15

Железо

60,0 ± 1,3

0,311 ± 0,10

1,29 ± 0,10

Смесь МЭ

57,1 ± 0,9

0,318 ± 0,10

1,31 ± 0,01

НСР05

8,8

0,017

0,09

Обработки марганцем и цинком, способствуя активизации метаболических процессов, стимулировали ростовые процессы, приводя к увеличению площади листьев, активизации скорости роста листа и стабилизации весового параметра. Обработка листьев чая перечисленными элементами  способствовала закладке большего количества устьичных клеток, что в итоге приводит к существенному увеличению общей площади устьичных отверстий по отношению к площади листа. Некорневое внесение сернокислых солей железа и меди, угнетающе действуя на метаболизм растений (о чем свидетельствует состояние их водного статуса, пигментного аппарата, ферментных систем), вызывает некоторое торможение ростовых процессов, что проявляется в снижении прироста площади листа.

Структурированность листовых тканей чая при внесении микроэлементов. Структурная организация листьев чая тесно связано с некорневыми подкормками биогенными элементами (рис. 13).

Рис. 13. Влияние микроэлементов на структурную организацию ткани листа, (НСР = 0,20), 2002 - 2007 г.г.

В напряженные по водообеспеченности периоды, физиологическое состояние листьев свидетельствует о приобретаемой, под воздействием некорневого внесения марганца и цинка, способности опытных растений сопротивляться стрессовой нагрузке, что подтверждается изменением оптических свойств чайного листа: на данных вариантах пространственная когерентность максимальна. При этом варьирование показателя приведенной когерентности при наступлении неблагоприятного по водообеспеченности периода незначительно.

Урожайность растений чая при внесении микроэлементов. Статистическая обработка показала характер зависимости структуры урожая от вносимых микроэлементов: корреляция между содержанием в урожае флешей и обработкой растений медью и железом – отрицательная (табл. 21); при внесении марганца и цинка содержание нежной фракции увеличивается (r = 0,59…0,71). Применение микроэлементов, наряду с другими агротехническими  мероприятиями, является дополнительным резервом повышения продуктивности чая: на вариантах с некорневой обработкой растений марганцем, цинком и смесью микроэлементов прибавка за годы исследований на 11,7 – 25,3% превышала контроль (в среднем 65,8 ц/га за годы исследований).

Таблица 21. Коэффициенты парной корреляции (r) между массой флеши, структурой урожая и микроэлементами

Показатели

Масса флеши

Структура урожая

содержание нормальных флешей

содержание «глушков»

Медь

0,59…0,61

-0,72…-0,68

0,62…0,72

Марганец

0,70…0,76

0,59…0,62

-0,67…-0,69

Цинк

0,75…0,72

0,65…0,71

-0,57…-0,75

Железо

0,62…0,65

-0,63…-0,72

0,49…0,72

Расчеты экологической пластичности по показателям урожайности, а именно, значение дисперсии свидетельствует о высокой стабильности опытных растений на вариантах с фолиарным внесением марганца, цинка и смеси, так как данный показатель в 1,8 – 3,0 раза выше контрольной величины (табл. 22).

Таблица 22. Влияние внесения микроэлементов на параметры экологической пластичности растений чая по урожайности,

1996 – 2007 г.г.

Вариант

Урожайность, ц/га

Коэффициент линейной регрессии (вi)

Степень стабильности  (2di)

Контроль

65,8 ± 1,5

0,24

239

Медь

71,5 ± 1,6

0,16

388

Марганец

79,8 ± 2,1

0,03

707

Цинк

78,9 ± 2,1

0,02

574

Железо

71,6 ± 1,9

0,14

394

Смесь МЭ

77,2 ± 1,8

0,08

443

НСР05

8,9

-

-

Влияние микроэлементов на качественные показатели листа чая. При увеличении количества микроэлементов, в растении происходит увеличение качественных характеристик: на вариантах с внесением меди (r = 0,68), марганца (r = 0,70), железа (r = 0,82) содержание танина достигало 33,8 – 34,29% (на контроле – 30,72%) (рис. 14).

Рис. 14. Содержание танина в листьях чая при внесении микроэлементов, 2004 – 2007 г.г.

Превышение контроля по содержанию экстрактивных веществ на вариантах с обработкой медью (r = 0,72), марганцем (r = 0,81), цинком (r = 0,76) и железом (r = 0,69) составило от 0,9% до 1,4% (рис. 15).

Рис. 15. Содержание экстрактивных веществ в листьях чая при внесении микроэлементов, 2004 – 2007 г.г.

Методические рекомендации по применению диагностических показателей устойчивости растений чая к стресс-факторам

Объектами исследований являются физиологически зрелые листья чая, это 1-й – 2-й лист после «рыбьего» на побеге текущего года вегетации. Отбирать листья для анализа следует в утренние часы (до 10 часов), для избегания перегрева листовой пластинки, потери тургора и следующего за этим нежелательного нарушения физиологического состояния растений, что может привести к ошибке в интерпретации полученных данных.

Исследования показали, что при работе с вызревшими листьями чая измерения лучше проводить с абаксиальной (нижней) стороны  листовой пластинки, так как адаксиальная (верхняя) поверхность в процессе вызревания листа покрывается толстым кутикулярным слоем, затрудняющим прохождение зондирующего лазерного пучка. Выбор нижнего или верхнего лазера также зависит от толщины листа, более тонкие просматриваются и в режиме отражения, и в режиме пропускания, в то время как более плотные листовые пластинки (каковыми и являются обычно физиологически вызревшие листья чая) – только в режиме отражения.

Повторность измеряемых листьев составляет 3 – 7 штук с каждого повторения. В пределах одного листа необходимо проводить по одному съему (одной точке) с одной и симметрично - второй половины листовой пластинки, желательно со средней ее части, избегая попадания лазерного луча на крупные жилки. При съеме и захвате изображения лучше пользоваться широкой рамкой, что дает более стабильную картину функционального состояния растений чая.

Данные измерений обрабатываются стандартными статистическими методами.

Рекомендации по применению микроэлементов на чайных плантациях

Разработаны рекомендации по проведению опрыскивания некорневыми растворами микроэлементов:

- за вегетационный период на молодых чайных плантациях рекомендуем проводить некорневую обработку в начале вегетации, и повторную – перед началом второй волны роста побегов (3-я декада июня – начало июля); на полновозрастных плантациях достаточной одной обработки в период летней депрессии ростовых процессов (последняя декада июня).

- некорневые подкормки необходимо проводить в утренние часы, до высыхания росы для улучшения впитывания раствора (до 10 часов) или вечером в безветренную погоду.  Оптимальная температура для внекорневых обработок: около 200С.

- рабочий раствор следует готовить непосредственно перед употреблением и использовать полностью в день опрыскивания. Расход рабочего раствора составляет 2,5 литра на 10 п/м шпалеры.

Рекомендуемые виды микроудобрений и их рабочие концентрации (для полновозрастной чайной плантации)

Микроудобрения, их формулы

Концентрации, %

Грамм вещества на 1 литр

Расход на га, в кг*

Сульфат меди (медный купорос)

CuSO4xH2O

0,06

0,6

1,2 (0,6)

Сульфат марганца

MnSO4xH2O

0,6

6

12,0 (4,0)

Сульфат цинка

ZnSO4xH2O

0,3

3

6,0 (3,0)

Сульфат железа

FeSO4xH2O

0,5

5

10,0 (3,0)

*Примечание: в скобках даны дозы, рассчитанные для молодых чайных плантаций

Выводы:

  1. Основными лимитирующими факторами для культуры чая в зоне влажных субтропиков России в период вегетации являются высокие температуры воздуха, количество осадков и величина солнечной инсоляции; наиболее критическим по гидротермическим условиям периодом: июль – август.
  2. Для чая максимальная оводненность листьев (66,5% - 70,1%) характерна для весеннего периода (апрель - май), затем наблюдается её снижение (до 40,1% – 43,6%), связанное с наступлением периодов жары и засухи; наибольшая активность фермента наблюдается в 1-м – 4-м листе на побеге (в среднем 93,8 – 107,1 мгО2/г), по мере старения листа наступает потеря активности каталазы; наибольшее содержание зеленых пигментов (в среднем 2,22 мг/г) достигается в августе, с сентября наблюдается спад в 2,0 – 2,9 раза вплоть до начала новой вегетации; активное накопление каротиноидов отмечено в июле – августе (в среднем 0,75 мг/г) и в зимний период (в среднем 0,73 мг/г); накопление танина (r = - 0,88) и кофеина (r = - 0,86) напрямую зависит от количества осадков в период вегетации.
  3. Отмечена тесная корреляция между климатическими факторами среды, параметрами водного режима (r  в пределах от 0,55 до 0,87) и активностью каталазы (-0,52 – -0,79), что позволяет использовать данные характеристики для оценки функционального состояния культуры.
  4. Высокая степень корреляции (0,76 – 0,89) между физиологическими параметрами и степенью структурной упорядоченности листа дает возможность считать эту характеристику интегральной и использовать ее в экспресс диагностике растений чая.
  5. Более перспективными для выращивания в условиях субтропиков России являются сорта Каратум и Сочи, характеризующиеся в оптимальный период вегетации содержанием воды в тканях листа 50% и выше,  водоудерживающей способностью тканей от 20% до 25%, водным дефицитом не более 10%; более активной каталазой, меньшей лабильностью зеленых пигментов (6 – 16% при 27% у Колхиды) и большим накоплением каротиноидов (увеличение составляет 38 – 48% при 10% на Колхиде); высокой степенью упорядоченности листовых тканей (превышение составляет 1,6 – 1,9 раза).
  6. Разработана шкала изменения параметров водного режима растений чая для сравнительной оценки засухоустойчивости сортов.
  7. Установлены наиболее оптимальные по микроклиматическим условиям участки для размещения чайных плантаций - «Ниже Гукасяна», «Школа», Уч-Дере, Бетонный мост и №47: у растений на этих плантациях в среднем на 7 - 10% ниже водный дефицит, выше (в среднем в 1,3 – 1,5 раза) оводнённость клеток; выше активность каталазы (в среднем в 1,5 – 2,1 раза); более высокое содержание зеленых пигментов (в среднем 3,10 – 3,15 мг/г) при незначительном накоплении каротиноидов (0,58 – 0,65 мг/г); выше в 1,6 – 2,7 раза упорядоченность листовых тканей.
  8. Выявлены закономерности взаимодействия микроэлементов в растении:
  • отмечено проявление антагонизма между элементами при их некорневом внесении: медь препятствует поступлению марганца, марганец, цинк и железо снижают содержание меди в листьях, марганец ингибировал поступление железа;
  • существует корреляция между содержанием марганца во флешах чая, показателем плодородия почв и урожайностью плантации(r = 0,61 – 0,66);
  • внесение марганца (r = -0,69) и цинка (r = -0,73) существенно снижает концентрацию клеточного сока, оказывая положительное влияние на водообеспеченность чая, подкормки сернокислыми солями меди (r = 0,66) и железа (r = 0,62) вызывают ухудшение водного режима растений; обработки марганцем и цинком в наиболее жаркое дневное время существенно (в среднем в 1,4 – 1,7 раза) усиливают процесс транспирации;
  • некорневая обработка марганцем, цинком, железом, а также смесью элементов, проведенная в неблагоприятный по водообеспеченности период, способствует значительному усилению ферментативной активности опытных растений;
  • обработки марганцем и цинком стимулируют ростовые процессы, приводя к увеличению в среднем в 1,3 раза площади листьев, активизации скорости роста листа и стабилизации весового параметра;
  • в засуху пространственная когерентность на вариантах с внесением марганца и цинка максимальна (0,72 – 0, 76 у.е. при 0,45 у.е. на контроле), что свидетельствует о способности опытных растений сопротивляться стрессовой нагрузке;
  • выявлено наличие отрицательной корреляции между обработками  цинком (r = -0,6…-0,7), марганцем (r = -0,6…-0,7), железом (r = -0,8) и снижением общего выхода генеративных органов;
  • при внесении марганца и цинка увеличивается урожайность растений: прибавка за годы исследований на 11,7 – 25,3% превышала контроль (в среднем 65,8 ц/га за годы исследований) и повышается содержание нежной фракции в сырье (r = 0,59…0,71);
  • внесение меди (r = 0,68 - 0,72), марганца (r = 0,70 - 0,81) и железа (r = 0,82 - 0,69) способствуют повышению в сырье содержания танина до 33,8 – 34,29% (на контроле – 30,72%) и на 0,9% - 1,4% экстрактивных веществ (в контроле в среднем - 41,6%).

Список научных работ по теме диссертации

Монографии:

  1. Микроэлементы на чайных плантациях субтропиков России/О.Г. Белоус// ГНУ ВНИИЦиСК РАСХН. Краснодар, 2006, 164 с.

Научные журналы и издания по Перечню ВАК РФ

  1. Влияние микроэлементов на побегообразование растений чая/О.Г. Белоус//Садоводство и виноградарство, №6, 2005. С. 22-23
  2. Влияние микроэлементов на растения чая в субтропической зоне/О.Г. Белоус//России Вестник РАСХН, № 3, 2006. С. 31  - 33
  3. Влияние микроэлементов на повышение качества чая/О.Г Белоус//Садоводство и виноградарство, № 6, 2006. С. 18 – 20
  4. Влияние климатических факторов на активность каталазы листьев чая/О.Г. Белоус//Сельскохозяйственная биология, № 6, 2007
  5. Физиологические особенности растений чая в различных почвенно-климатических условиях/А.В. Рындин, О.Г. Белоус//Вестник РАСХН, №3, 2008. С. 49 - 51
  6. Устойчивость растений чая в условиях субтропиков России: диагностика и способы повышения/О.Г. Белоус, Рындин А.В.//Сельскохозяйственная биология, № 3, 2008. С. 15 - 17
  7. Устойчивость пигментов листьев чая к дефициту влаги и повышенным температурам/О.Г. Белоус//Вестник РАСХН, №5, 2008. С. 44 – 45
  8. Диагностика устойчивости растений чая к стресс-факторам/О.Г. Белоус//Вестник РАСХН, № 6, 2008. С. 41 - 43

Конференции

  1. Влияние внекорневых подкормок микроэлементами на химический состав и некоторые физиологические процессы растений чая/О.Г. Белоус,  Пилипенко В.Г.//Мат.конф. «Основные проблемы научного обеспечения развития цветоводства, садоводства и субтропического растениеводства в условиях рыночной экономики». Сочи, 1996.
  2. Локализация биогенных микроэлементов и формы их соединений в клеточных структурах листа чайного растения/О.Г. Белоус//Мат.конф. «Научное обеспечение сельскохозяйственного производства». Краснодар, 1997.
  3. Физиолого-экологические аспекты действия микроэлементов на растения чая/О.Г. Белоус,  Притула З.В.//Мат.всерос.конф. «Интродукция нетрадиционных и редких сельскохозяйственных растений». Пенза, 1998
  4. Распределение, динамика накопления и формы соединений микроэлементов в клеточных структурах листа чайного растения/О.Г. Белоус//Матер. межд. конф. «Современные проблемы научных исследований и развития садоводства, субтропического растениеводства и цветоводства» (1998). Сочи, 1999
  5. Влияние биогенных микроэлементов на водный режим чайных растений/О.Г. Белоус, Притула З.В.//Матер.межд.симп. «Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования». Пущино, 1999.
  6. Влияние микроэлементов на экологическую устойчивость, урожай и качество чая/О.Г. Белоус,  Притула З.В.//Матер.конф. «Проблемы экологической безопасности Северо-Кавказского региона». Ставрополь, 2000.
  7. Влияние микроэлементов на активность фермента каталазы в листьях чая/О.Г. Белоус//Матер. межд. симп. «Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования», Пущино, 2001
  8. Влияние микроэлементов на некоторые биоморфологические показатели растений чая, качество сырья и готового продукта/О.Г. Белоус,  Притула З.В.//Матер.всер.конф. «Интродукция нетрадиционных и редких сельскохозяйственных растений». Пенза, 2001
  9. Влияние микроэлементов на продуктивность и качество чая/О.Г. Белоус//Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук. Краснодар, 2001. 24 с.
  10. Влияние микроэлементов на химический состав и продуктивность растений чая/Притула З.В., Белоус О.Г.//Бюл.ВИУА, № 115. Москва, 2001
  11. Влияние микроэлементов на качество чая/О.Г. Белоус, Притула З.В.//Материалы конференции «Научное обеспечение современных технологий производства, хранения и переработки плодов и ягод в России и странах СНГ». Москва, 2002
  12. Влияние микроэлементов на адаптивность и побегообразовательную способность растений чая/О.Г. Белоус//Материалы международного симпозиума «Интродукция нетрадиционных и редких сельскохозяйственных растений». Ульяновск, 2002.
  13. Водный режим растений чая при внекорневом внесении микроэлементов/О.Г. Белоус, Притула З.В.//XXII научное совещание бот. Садов Северного Кавказа, ботанический сад Кубани, Сочи, 2003
  14. Морфофизиологические особенности растения чая/О.Г. Белоус//Материалы международного симпозиума «Интродукция нетрадиционных и редких сельскохозяйственных растений». Пущино, 2003.
  15. Оптический метод диагностики потребности растений в микроэлементном питании/О.Н. Будаговская,  Будаговский А.В., Притула З.В., Белоус О.Г., Абильфазова Ю.С. //Труды ВНИИ садоводства им. И.В.Мичурина. Мичуринск, 2003 
  16. Содержание некоторых элементов в растениях Tea sinensis L./А.Н. Терехов, Белоус О.Г.//Третья научно-практическая конференция «Строительство в прибрежных курортных регионах», Сочи, 2003.
  17. Влияние микроэлементов на растения чая и возможность диагностирования их устойчивости к стресс-факторам/О.Г. Белоус//Сб. трудов ВНИИ ЦиСК, Сочи, 2004
  18. Влияние обработок микроэлементами на химический состав растений чая/О.Г. Белоус, Притула З.В.//Сб. трудов «110-летие ВНИИЦиСК», Сочи, 2004.
  19. Возможности использования некоторых физиологических методов для экспресс-диагностики адаптивности растений чая/О.Г. Белоус//Международная научно-практ. конф. «Мобилизация адаптационного потенциала садовых растений в динамичных условиях внешней среды», М.:ВСТСП, 2004. С. 447 - 453
  20. Локализация микроэлементов в клеточных структурах листьев чая/О.Г. Белоус//Сб. тр. «110-летие ВНИИЦиСК», Сочи: ВНИИЦиСК, 2004. С. 310 - 322
  21. Проблемы газоустойчивости растений и методы ее диагностики/Д.В. Шеньшина, Белоус О.Г.//IV Международная молодежная научно-практическая конференция «Проблемы, инновационные подходы и перспективы развития индустрии туризма», 11 -14 мая, Сочи, 2004
  22. Пути повышения адаптивного потенциала растений чая/О.Г. Белоус//Заочная электронная конференция «Приоритетные направления развития науки, технологий и техники», 15 – 20 марта, 2004, www.rae.ru
  23. Разработка критериев оценки устойчивости растений к стресс-факторам/О.Г. Белоус//«Наука Кубани», спец. выпуск журнала по матер. Всерос. научно-практическая конф. грантодержателей совместных конкурсов РФФИ, РГНФ и администрации Краснодарского края, 2004
  24. Фотосинтетическая активность растений чая/О.Г. Белоус//Публ. в Интернете конф. «Человек и ноосфера», 2004, www.rae.ru
  25. Адаптивность растений чая при внесении микроэлементов/О.Г. Белоус, Притула З.В.//Сб. трудов «Селекционно-генетическое совершенствование породно-сортового состава садовых культур на Северном Кавказе», Краснодар, 2005. С. 312 - 316
  26. Оценка адаптивности растений чая/О.Г. Белоус//Материалы конференции «Новации, повышающие эффективность производственных процессов в садоводстве, виноградарстве и виноделии». Сб. трудов СКЗНИИСиВ, Краснодар, 2005
  27. Химический состав растений чая при внесении микроэлементов/О.Г. Белоус//Сб. трудов III российской конф.«Нетрадиционные природные ресурсы, инновационные технологии и продукты», Москва, вып. №12, 2005 
  28. Действие антропогенного фактора на состояние растений/М.В. Андреянченко, Сеферян АС, Косачева П.А., Белоус О.Г.//Сб.тр. Сухумского ботсада «165-летие Сухумского ботанического сада и 110-летие Сухумского субтропич. дендропарака», Сухум: НИИСХ АН Абхазии, 2006. С. 37 - 39 
  29. Адаптивность растений чая/О.Г. Белоус,  Притула З.В.//Сб. науч. тр., Сочи: ГНУ ВНИИЦиСК, 2007. С.
  30. Белоус, О.Г. Адаптивность чайного растения к экологическим условиям среды//О.Г. Белоус//VII межд.симп. «Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования», М.: РУДН, 2007
  31. Диагностика адаптивности растений чая/О.Г. Белоус, Притула З.В.//Сб.науч.тр. ГНУ ВНИИЦиСК, вып. 40, Сочи: ВНИИЦиСК, 2007
  32. Место и роль лаборатории физиологии и биохимии растений в становлении института/З.В. Притула, Рындин А.В., /Белоус О.Г./ Сб.науч.тр. ГНУ ВНИИЦиСК, вып. 40, Сочи: ВНИИЦиСК, 2007
  33. Роль физиолого-биохимических методов исследований в декоративном садоводстве/О.Г. Белоус//Сб.науч.тр. ГНУ ВНИИЦиСК, вып. 41, Сочи: ВНИИЦиСК, 2007
  34. Роль микроэлементов в повышении адаптации  побегообразовательной способности растений чая в условиях субтропиков России /О.Г. Белоус, Притула З.В.//Сб.тр. Адыгейского филиала ГНУ ВНИИЦиСК, Майкоп: Адыгейское республиканское книжное издательство. 2008

Научно-методическая литература

  1. Рекомендации по внекорневой подкормке микроэлементами растений чая (для молодых чайных плантаций)/З.В. Притула,  Белоус О.Г.// Москва, РАСХН, 2003. 13с.
  2. Способ диагностики потребности растений в микроэлементном питании/А.В. Будаговский, Будаговская О.Н., Притула З.В., Белоус О.Г., Абильфазова Ю.С. // RU 2225691 C2 от 5 апреля 2002 г., бюл. №8, 2004
  3. Рекомендации  по внекорневой подкормке микроэлементами полновозрастных растений чая Сочи/О.Г. Белоус,  Притула З.В.// ГНУ ВНИИЦиСК РАСХН, 2008. 22 с.
  4. Методические рекомендации по применению диагностических показателей устойчивости растений чая к стресс факторам/О.Г. Белоус, Притула З.В.//ГНУ ВНИИЦиСК РАСХН, 2008. 24 с.
 





© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.