plonowanie roślin ziemniaka po uprzedniej ekspozycji sadzeniaków

plonowanie roślin ziemniaka po uprzedniej ekspozycji sadzeniaków

ZESZYTY PROBLEMOWE POSTĘPÓW NAUK ROLNICZYCH 2008 z. 530: 117-125
PLONOWANIE ROŚLIN ZIEMNIAKA
PO UPRZEDNIEJ EKSPOZYCJI SADZENIAKÓW
W POLU MIKROFALOWYM
Tomasz Jakubowski
Katedra Techniki Rolno-SpoŜywczej, Uniwersytet Rolniczy im. H. Kołłątaja w Krakowie
Wstęp
Podkiełkowywanie sadzeniaków ziemniaka, moŜe dawać zwyŜkę plonu
w stosunku do kombinacji bez podkiełkowywania nawet do około 200% (w przypadku
zbioru po 60 dniach). Proces podkiełkowywania sadzeniaków powoduje m. in.:
przyspieszenie wschodów, lepszy rozwój systemu korzeniowego, zwiększenie plonów i
odporności na zakaŜenie chorobami wirusowymi oraz mniejsze poraŜenie ryzoktoniozą,
zmniejszenie uszkodzeń mechanicznych i lepszą przechowywalność [Metodyka 2005].
Przy czym wg SOWY-NIEDZIAŁKOWSKIEJ [2005] zbyt intensywne i wczesne rozpoczęcie
procesu kiełkowania prowadzi do zwiększenia ubytków naturalnych bulw ziemniaka
gdyŜ woda silniej wydalana jest przez kiełki niŜ przez perydermę - w przypadku bulw
przeznaczonych na materiał sadzeniakowy moŜna jeszcze zauwaŜyć osłabienie i
łamliwość kiełków.
Wielu badaczy [PIEŃKOWSKA, GRABOWSKI 2005; PODLEŚNY, PIETRUSZEWSKI 2006;
SZUMIAŁO, RACHOŃ 2006] wskazuje pozytywne działanie niektórych metod fizycznych na
materiał siewny, m.in. stwierdzono pozytywny wpływ pola elektromagnetycznego na
wzrost, rozwój i dynamikę gromadzenia masy łubinu białego, plon ziarna jęczmienia
oraz kiełkowanie i wzrost rzeŜuchy. MARKS i in. [2005], MARKS i JAKUBOWSKI [2006] oraz
JAKUBOWSKI [2007a, 2007b] badając wpływ pola mikrofalowego na przebieg ontogenzy
roślin ziemniaka wykazali stymulujące działanie promieniowania mikrofalowego na
niektóre procesy Ŝyciowe tej rośliny. RównieŜ badania WÓJCIKA i in. [2004] wskazują na
pozytywny wpływ przedsiewnej stymulacji mikrofalowej nasion na plony i jakość
technologiczną korzeni buraka cukrowego. Przyjęto załoŜenie badawcze, Ŝe
krótkotrwałe - nie powodujące szoku termicznego - pobudzenie sadzeniaków ziemniaka
w polu mikrofalowym moŜe wpływać stymulująco na rozwój i plonowanie roślin
Solanum tuberosum.
Doświadczenia autora [JAKUBOWSKI 2007a] dotyczące wpływu mikrofalowej
stymulacji sadzeniaków ziemniaka na wzrost i rozwój roślin potomnych wskazują, Ŝe
zastosowanie rzeczywistej dawki promieniowania w wysokości 8,1-18,5 J⋅g-1 (co
odpowiada wartościom 270-500 J i czasom ekspozycji 2-7 s) w stosunku do materiału
sadzeniakowego odmian ziemniaka Aster i Felka Bona powodowały zwiększony
przyrost biomasy nadziemnej rośliny oraz wyŜsze plonowanie w stosunku do próby
kontrolnej. Badania nad wpływem promieniowania mikrofalowego na dynamikę
wzrostu kiełków sadzeniaków ziemniaka odmiany Felka Bona wykazały, Ŝe dawki
promieniowania w zakresie 72,8-200 J⋅g-1 powodują zwiększenie o 5,4% przyrostu
biomasy kiełków, w porównaniu z próbą kontrolną przy jednoczesnym skróceniu
okresu podkiełkowywania [JAKUBOWSKI 2007b].
T. Jakubowski
118
Celem pracy było określenie wpływu promieniowania mikrofalowego na
plonowanie roślin ziemniaka. Wyniki doświadczenia miały dać odpowiedź na pytanie
czy stymulacja sadzeniaków ziemniaka odmiany Felka Bona promieniowaniem
mikrofalowym w zakresie 72,8-200 J⋅g-1 (powodującym zwiększenie przyrostu biomasy
kiełków przy jednoczesnym skróceniu okresu podkiełkowywania) spowoduje równieŜ
zwiększenie masy plonu bulw po zbiorze.
Materiał i metody
Aby zrealizować załoŜone zadanie badawcze naleŜało wytypować frakcję
masową sadzeniaków i odpowiednio dobrać czas ich ekspozycji w polu mikrofalowym
o częstotliwości 2,45 GHz i mocy promieniowania 1000 W. W związku z powyŜszym
w doświadczeniu przyjęto kolejne frakcje sadzeniaków 30-34,9; 35-39,9 i 40-45 g oraz
czasy ekspozycji 3, 5 i 7 s przy czym kaŜda frakcja reprezentowana była przez 40 sztuk
bulw (10 bulw dla kaŜdej kombinacji doświadczenia). Dawki całkowite promieniowania
mikrofalowego jakim poddano sadzeniaki zawierały się, w zaleŜności od czasu
ekspozycji, w przedziale 3000-7000 J. ZróŜnicowanie masy sadzeniaków w
poszczególnych próbach oraz wynikające z tego jednostkowe dawki promieniowania
mikrofalowego przedstawiono w tabeli 1.
Tabela 1; Table 1
Układ doświadczenia oraz zróŜnicowanie masy sadzeniaków
w poszczególnych próbach i jednostkowe dawki promieniowania mikrofalowego
Plan of the experiment and mass differentiation
of seed-potatoes in individual trials, and unit microwave radiation doses
Parametr; Parameter
Kombinacja; Combination
Wielkość frakcji o masie
Mass fraction size (g)
Czas ekspozycji w polu
mikrofalowym; Time of
exposition to microwave
radiation (s)
Masa sadzeniaków w próbie
Bulb mass in a
trial (g)
30-34,9
3
5
7
35-39,9
0
3
5
7
40-45
0
3
5
7
0
minimalna
minimum
30,3 30,2 30,2
30,1 35,0 35,2 35,2 35,2 40,1 40,2 40,0 40,2
średnia
average
32,7 32,5 32,5
32,5 37,4 37,5 37,5 37,4 42,5 42,5 42,4 42,6
maksymal.
maximum
34,9 34,8 34,7
34,9 39,8 39,8 39,7 39,9 44,8 44,9 44,8 44,9
Odchylenie standardowe
Standard deviation (g)
2,3
3,1
2,5
2,4
Zmienność; Variability (%)
7,0
6,5
9,5
7,7
6,4
Średnia jednostkowa dawka
promieniowania mikrofalowego; Mean unit dose of
microwave radiation (J⋅g-1)
92
154
215
0
80
2,1
2,0
2,1
2,6
3,1
5,3
5,6
7,0
7,3
133
186
0
70
3,1
2,8
2,9
7,3
6,6
6,8
118
164
0
Jednostkową dawkę promieniowania określono, dla kaŜdego sadzeniaka w kaŜdej
kombinacji, jako iloraz całkowitej dawki promieniowania mikrofalowego i masy bulwy
poddanej działaniu pola mikrofalowego. Bulwy poddane stymulacji i próby kontrolne
PLONOWANIE ROŚLIN ZIEMNIAKA ...
119
podkiełkowywano w drewnianych skrzynkach w temperaturze 15-18°C przez okres 21
dni w pomieszczeniu laboratorium z dostępem naturalnego światła [JAKUBOWSKI 2007b].
Bezpośrednio po zakończeniu podkiełkowywania sadzeniaków zostały one wysadzone
(w miesiącu marcu 2007 roku) w tunelu foliowym. Wszelkie prace agrotechniczne i
pielęgnacyjne wykonywano zgodnie z wytycznymi metodyki integrowanej produkcji
ziemniaków [Metodyka … 2005]. Zbioru całości plonu dokonano po 88 dniach wegetacji
gdy bulwy ziemniaka znajdowały się w fazie pełnej dojrzałości technicznej. W kaŜdej
kombinacji określono: średnią masę plonu z pod jednej rośliny, średnią liczbę bulw z
pod jednej rośliny oraz przynaleŜność plonu do frakcji masowych poniŜej 40 g i
powyŜej 40 g.
Wyniki i dyskusja
Wyniki doświadczenia, dla przyjętych w badaniu frakcji sadzeniaków,
przedstawiono graficznie poniŜej (rys. 1-3).
NajwyŜszą masę plonu całkowitego, najwyŜszą masę plonu przynaleŜną do
frakcji masowej powyŜej 40 g i najniŜszą masę plonu przynaleŜną do frakcji masowej
poniŜej 40 g odnotowano wśród roślin ziemniaka, których sadzeniaki otrzymały
jednostkowe dawki promieniowania mikrofalowego:
- 70 J⋅g-1 (frakcja sadzeniaków o masie 40-45 g),
- 80 J⋅g-1 (frakcja sadzeniaków o masie 35-39,9 g),
- 92 J⋅g-1 (frakcja sadzeniaków o masie 30-34,9 g).
Analiza wyników dotyczących liczby bulw w poszczególnych próbach przynaleŜnych do badanych frakcji sadzeniaków nie wykazała statystycznie istotnych
róŜnic. JednakŜe dla niektórych kombinacji stwierdzono, Ŝe:
-
w plonie roślin ziemniaka, których sadzeniaki frakcji o masie 40-45 g otrzymały
jednostkowe dawki promieniowania mikrofalowego 70 J⋅g-1 liczba bulw
przynaleŜnych do frakcji o masie powyŜej 40 g była wyŜsza a liczba bulw
przynaleŜnych do frakcji o masie poniŜej 40 g była niŜsza w porównaniu z próbą
kontrolną,
-
w plonie roślin ziemniaka, których sadzeniaki frakcji o masie 35-39,9 g
otrzymały jednostkowe dawki promieniowania mikrofalowego 80 J⋅g-1 liczba
bulw przynaleŜnych do frakcji o masie poniŜej 40 g była niŜsza w porównaniu z
próbą kontrolną,
-
w plonie roślin ziemniaka, których sadzeniaki frakcji o masie 30-34,9 g
otrzymały jednostkowe dawki promieniowania mikrofalowego 92 J⋅g-1 liczba
bulw przynaleŜnych do frakcji o masie poniŜej 40 g była niŜsza w porównaniu z
próbą kontrolną.
Rysunek 1, 2, 3 na końcu art.
120
T. Jakubowski
Wyniki badań dotyczące średniej masy bulwy w plonie w kombinacjach doświadczenia wskazują na następujące zaleŜności:
-
najwyŜszą masę bulwy w plonie całkowitym oraz we frakcjach o masie powyŜej
40 g i poniŜej 40 g zaobserwowano wśród roślin ziemniaka, których sadzeniaki
otrzymały jednostkowe dawki promieniowania mikrofalowego 80 J⋅g-1 (frakcja o
masie sadzeniaków 35-39,9 g) i 92 J⋅g-1 (frakcja o masie sadzeniaków 30-34,9 g),
-
najwyŜszą masę bulwy w plonie całkowitym oraz we frakcjach o masie powyŜej
40 g zaobserwowano wśród roślin ziemniaka, których sadzeniaki frakcji o masie
40-45 g otrzymały jednostkowe dawki promieniowania mikrofalowego 70 J⋅g-1.
Działanie promieniowaniem mikrofalowym na materiał biologiczny daje
(poprzez drgania dipoli cząsteczek wody) efekt termiczny [BIMBENET 1980]. Bulwa
ziemniaka jest materiałem biologicznym wysoko uwodnionym co wzmacnia termiczny
efekt działania pola mikrofalowego. Stymulacja sadzeniaka ziemniaka w polu
mikrofalowym wpływa pobudzająco na procesy kiełkowania co w efekcie przyspiesza
tempo wschodów roślin i skutkuje skróceniem okresu wegetacji. Przedstawione wyniki
badań wskazują równieŜ, Ŝe skróceniu okresu wegetacji roślin ziemniaka, powodowane
działaniem promieniowania mikrofalowego, nie powoduje obniŜenia ich plonowania.
Wnioski
1.
Ekspozycja sadzeniaków ziemniaka odmiany Felka Bona w polu mikrofalowym
powodowała istotnie wyŜszą masą plonu całkowitego i frakcji bulw o masie
powyŜej 40 g a niŜszą frakcji bulw o masie poniŜej 40 g.
2.
Ekspozycja sadzeniaków ziemniaka odmiany Felka Bona w polu mikrofalowym
istotnie wpływała na zwiększenie średniej masy bulwy ziemniaka w plonie
całkowitym i we frakcji bulw o masie powyŜej 40 g.
3.
Ekspozycja sadzeniaków ziemniaka odmiany Felka Bona w polu mikrofalowym
nie miała istotnego wpływu na liczbę bulw ziemniaka z pod jednej rośliny.
Literatura
BIMBENET J. 1980. Heat transfer in food processing, w: Food Process Engineering.
Linko P., Mälkki Y., Olkku J. Larinkari J. (Eds), vol. 1. Food Processing Systems,
Applied Science, London: 448-456.
JAKUBOWSKI T. 2007a. Wpływ mikrofalowej stymulacji sadzeniaków ziemniaka na wzrost
i rozwój roślin potomnych. InŜynieria Rolnicza 6(94): 49-56.
JAKUBOWSKI T. 2007b. Wpływ promieniowania mikrofalowego na dynamikę wzrostu
kiełków bulwy ziemniaka. Mat. konf. „IX Międzynarodowa Konferencja Naukowa”
19-20 VI, Wrocław-Polanica Zdrój: 116-117.
MARKS N., LIPIEC J., JAKUBOWSKI T. 2005. Ocena przydatności metod fizycznych do
zwalczania przechowalniczych chorób bulw ziemniaka. InŜynieria Rolnicza 7(67):
169-175.
MARKS N., JAKUBOWSKI T. 2006. Wpływ promieniowania mikrofalowego na trwałość
przechowalniczą bulw ziemniaka. InŜynieria Rolnicza 6(81): 57-64.
Metodyka Integrowanej Produkcji Ziemniaków. 2005. Wyd. PIORIN Warszawa:
28-29.
PLONOWANIE ROŚLIN ZIEMNIAKA ...
121
PIEŃKOWSKA H., GRABOWSKI S. 2005. Wpływ słabych pól i promieniowania elektromag-
netycznego na kiełkowanie i wzrost rzeŜuchy. Acta Agrophysica 6(1): 205-212.
PODLEŚNY J., PIETRUSZEWSKI S. 2006. Wpływ traktowania nasion polem magnetycznym na
wzrost, rozwój i dynamikę gromadzenia masy łubinu białego (Lupinus albus L.).
InŜynieria Rolnicza 6(81): 169-176.
SOWA-NIEDZIAŁKOWSKA G. 2005. Wpływ temperatury przechowywania i uwarunkowań
genetycznych na długość uśpienia i intensywność kiełkowania bulw ziemniaka. Ziemniak Polski 4: 29-34.
SZUMIAŁO G., RACHOŃ L. 2006. Oddziaływanie fal elektromagnetycznych na plonowanie
oraz jakość nagoziarnistych i oplewionych odmian jęczmienia jarego i owsa. Acta
Agrophysica 8(2): 501-508.
WÓJCIK S., DZIAMBA M., PIETRUSZEWSKI S. 2004. Wpływ promieniowania mikrofalowego
na plonowanie i jakość technologiczną korzeni buraka cukrowego. Acta Agrophysica
3/3: 623-630.
Słowa kluczowe:
ziemniak, pole mikrofalowe, sadzeniak, plonowanie
Streszczenie
Zbadano plonowania roślin ziemniaka bardzo wczesnej odmiany Felka Bona,
której sadzeniaki o masie 30-34,9, 35-39,9 oraz 40-45 g poddano działaniu
promieniowania mikrofalowego o częstotliwości 2,45 GHz, mocy promieniowania 1000
W i czasach ekspozycji 3-7 s. Określono średnią masę plonu z pod jednej rośliny,
średnią liczbę bulw z pod jednej rośliny oraz przynaleŜność plonu do frakcji o masie <
40 g i > 40 g. NajwyŜszą masę plonu całkowitego, najwyŜszą masę plonu przynaleŜną
do frakcji o masie powyŜej 40 g i najniŜszą masę plonu przynaleŜną do frakcji o masie
poniŜej 40 g odnotowano wśród roślin ziemniaka, których sadzeniaki otrzymały
jednostkowe dawki promieniowania mikrofalowego: 70 J⋅g-1 (frakcja sadzeniaków o
masie 40-45 g), 80 J⋅g-1 (frakcja sadzeniaków o masie 35-39,9 g) i 92 J⋅g-1 (frakcja
sadzeniaków o masie 30-34,9 g). Jednym z rezultatów napromieniowania bulwy
ziemniaka mikrofalami jest chwilowe jej ogrzanie. Bulwa ziemniaka jest materiałem
biologicznym wysoko uwodnionym co wzmacnia termiczny efekt działania pola
mikrofalowego. Stymulacja sadzeniaka ziemniaka w polu mikrofalowym wpływa
pobudzająco na procesy kiełkowania co w efekcie przyspiesza tempo wschodów roślin i
skutkuje skróceniem okresu wegetacji. Wyniki doświadczenia wskazują, Ŝe poddanie
sadzeniaków działaniu promieniowania mikrofalowego istotnie wpływa na plonowanie
roślin ziemniaka.
POTATO YIELD RESPONSE TO THE EXPOSITION
OF SEED-POTATOES TO MICROWAVE RADIATION
Tomasz Jakubowski
Department of Agricultural and Food Technology,
Agricultural University, Kraków
122
Key words:
T. Jakubowski
potato, microwave radiation, bulb, yield
Summary
The objective of the research was to assess the yield of a very early potato
cultivar – Felka Bona. The bulbs, the mass of which was 30-34.9 g, 35-39.9 g and 40-45
g were exposed to microwave radiation (2.45 GHz, 1000 W) for 3-7 s. The average
yield mass from one plant, average number of bulbs from one plant and the yield of
potato of the mass of < 40 g and > 40 g were determined. The highest mass of the total
harvest, the highest yield of the mass fraction of over 40 g and the lowest yield of the
mass fraction of less than 40 g were observed in the case of potatoes whose
seed-potatoes received the individual doses of microwave radiation of 70 J⋅g-1 (mass
fraction of 40-45 g), 80 J⋅g-1 (mass fraction of 35-39.9 g) and 92 J⋅g-1 (mass fraction of
30-34.9 g). One of the results of microwave radiation of potato tubers is their
instantaneous warming. Potato tuber belongs to biological material which is highly
hydrated which intensifies the thermal effect of the microwave field. Its stimulation in
that field affects the process of germination which, in turn, accelerates the rate of
sprouting and reduces the vegetative period. It results from the experiment that the
exposition of seed-potatoes significantly affects yielding of the potato plants.
Dr inŜ. Tomasz Jakubowski
Katedra Techniki Rolno-SpoŜywczej
Uniwersytet Rolniczy im. H. Kołłątaja
ul. Balicka 116B
30-149 KRAKÓW
e-mail: [email protected]
* dawka promieniowania (J⋅g-1); unit dose of microwave radiation (J⋅g-1)
** czas ekspozycji (s) w polu mikrofalowym; time of exposition (s) to microwave radiation
Rys. 1.
Fig. 1.
Wpływ promieniowania mikrofalowego na plonowanie roślin ziemniaka odmiany Felka Bona
Effect of microwave radiation on the yield of potato plants (cv. Felka Bona)
* dawka promieniowania (J⋅g-1); unit dose of microwave radiation (J⋅g-1)
** czas ekspozycji (s) w polu mikrofalowym; time of exposition (s) to microwave radiation
Rys. 2.
Fig. 2.
Wpływ promieniowania mikrofalowego na liczbę bulw w plonie roślin ziemniaka odmiany Felka Bona
Effect of microwave radiation on the number bulbs of potato plants (cv. Felka Bona)
* dawka promieniowania (J⋅g-1); unit dose of microwave radiation (J⋅g-1)
** czas ekspozycji (s) w polu mikrofalowym; time of exposition (s) to microwave radiation
Rys. 3.
Fig. 3.
Wpływ promieniowania mikrofalowego na średnią masę bulwy w plonie roślin ziemniaka odmiany Felka Bona
Effect of microwave radiation on the average bulb mass of potato plants (cv. Felka Bona)