БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ УДК 631.164.23.6;631.544
реклама
БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ УДК 631.164.23.6;631.544 ЛЮБОВА Светлана Викторовна, кандидат сельскохозяйственных наук, заведующая отделом растениеводства, земледелия и агроэкологии Архан1 гельского научно1исследовательского института сельского хозяйства РАСХН. Автор 16 научных пуб1 ликаций ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ Т ОМАТА В ЗАЩИЩЕННОМ ГРУНТЕ В УСЛОВИЯХ ДЛИННОГО СВЕТ ОВОГО ДНЯ Òîìàò, ôîòîñèíòåòè÷åñêàÿ àêòèâíàÿ ðàäèàöèÿ, ýëåìåíòû ïðîäóêòèâíîñòè, êîýôôèöèåíò îïûëåíèÿ, êîýôôèöèåíò ðàáîòû ëèñòüåâ Выращивание растений в искусственно созданных условиях, т.е. в культивационных сооружениях, позволяет получать растение водческую продукцию в течение всего ка лендарного года. При создании благоприят ных условий для реализации потенциальной генетической продуктивности культуры воз никает необходимость в моделировании ре жимов микроклимата в теплице в соответ ствии с биологическими требованиями культуры и с учетом технических возможно стей тепличного оборудования. Даже незна чительное изменение одного из параметров режима нарушает их взаимосвязь, и на осно вании закона минимума, рост и развитие ра стения ограничивается фактором, который в настоящее время находится в недостатке. Лишь при оптимальном воздействии каждо го из жизненных факторов продуктивность повышается. В современных сооружениях защищенно го грунта осуществляется автоматический контроль и регулирование параметров микро климата: температуры, влажности воздуха и субстрата, регламент минерального пита ния, освещенность и т.д., но некоторые из параметров трудно, а порой и невозможно регулировать. Географическое положение Архангельской области определяет ее агроклиматические ус ловия, которые характеризуются коротким световым днем в зимнее время года и длин ным – в весеннелетний период, что, в свою очередь, обуславливает величину фотосинте тической активной радиации (ФАР) (см. таб1 лицу). Неравность продолжительности свето вого дня в течение года вынуждает искус ственно создавать благоприятные условия ос вещения для тепличных растений томата. При недостаточном естественном освещении про водится досвечивание растений, при избытке световой энергии применяют защитные экра ны (к сожалению, они оборудованы не во всех культивационных сооружениях). 60 Любова С.В. Особенности развития томата в защищенном грунте... Характеристика климатических условий Архангельской области Месяцы Показатели Продолжи тельность светового дня, ч Приход ФАР, МДж/м2 Число часов сияния за месяц январь фев) раль март апрель май июнь июль а в г ус т сен) тябрь ок) де) ноябрь тябрь кабрь 5 ч 06 м 8 ч 28 м 11 ч 36 м 15 ч 04 м 18 ч 28 м 21 ч 23 м 20 ч 10 м 16 ч 38 м 13 ч 08 м 9 ч 50 м 6 ч 28 м 3 ч 52 м 8 34 117 180 235 281 272 201 96 42 8 4 13 42 112 174 240 301 334 249 116 48 9 1 растениях томата формировали постоянное количество листьев (до 18–20 штук). Разме ры листьев (а следовательно, и площадь ли стовой поверхности) варьировались в зави симости от сорта, фотопериода, качества света и т.п. [1, 9]. Площадь ассимиляционной поверхности томата в течение вегетационного периода из менялась по сортам от 0,42 м 2 до 2,82 м 2 . Следует отметить, что интенсивное образова ние листьев происходило в период с мая по июль, т.е. в то время, когда продолжитель ность светового периода и приход ФАР харак теризуются максимальными значениями. В процессе исследований выявлена связь между продуктивностью растений томата и площадью ассимиляционной поверхности; коэффициент корреляции (r xy) у сорта Рап соди – 0,28, Траст – 0,41, Раиса – 0,52; ко эффициент детерминации (d xy ) у сортов 0,07; 0,17 и 0,27 соответственно. Продуктивность работы ассимиляцион ного аппарата томата оценивалась по коэф фициенту работы листьев (Кл), который рассчитывался по формуле: П , Кл = ΣS Рядом исследователей отмечается вли яние интенсивности света, его спектрального состава, суточных циклов чередования света и темноты, т.е. параметров, характеризу ющих радиационный фактор, на рост и гене ративное развитие томата [1–7]. Растения одного сорта, выросшие в различных свето вых зонах, могут отличаться друг от друга по морфологическим признакам и биологиче ским свойствам [1]. Исследования по изучению особенно стей роста и развития растений трех инде терминантных сортов томата – Раиса, Рап соди и Траст – в условиях длинного светово го дня проводились в зимних теплицах предприятия защищенного грунта г. Архан гельска. Продолжительность вегетационно го периода достигает 250–270 дней: посев семян осуществляется во второй половине декабря, высадка рассады – в третьей дека де февраля, окончание вегетации – в начале октября. В течение вегетации на растениях томата в среднем по сортам сформировалось 62–65 листьев, 22–23 кисти; средняя уро жайность плодов составила 23,6 кг/м2. Одна ко при равных условиях выращивания тома та сортов Раиса, Рапсоди и Траст наблюда лась различная динамика образования листьев, цветочных кистей, завязываемости и созревания плодов. В течение вегетационного периода, в со ответствии с технологией выращивания, на где П – продуктивность растения томата, кг; ΣS – пло щадь ассимиляционной поверхности листьев одного растения томата, м2. Эффективность работы листьев у томата различна, у сорта Рапсоди она меньше, чем 61 БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ у других сортов (рис. 1). Максимальное значе ние коэффициента приходится на август/ сен тябрь, т.е. на тот период, когда проведена прищипка верхушки растения (образования 3,50 новых листьев не происходит). В это время листья на растении стареют, идет интенсив ный отток питательных веществ из вегета тивных органов в генеративные. коэффициент работы листьев – – Рапсодии ) ) ) Раиса ____ Траст 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 7 12 18 23 28 4 10 16 21 26 1 8 14 20 25 1 7 13 19 25 29 3 8 15 19 22 5 12 16 21 29 апрель май июнь июль август сентябрь Рис. 1. Коэффициент работы листьев томата сортов Рапсоди, Раиса и Траст Количество цветков, закладывающихся в кисти, зависит как от сорта, так и от пара метров микроклимата. Большое значение на эти процессы оказывают температура и ос вещенность; отклонение от оптимальных параметров уменьшает число цветков в кис ти. При высокой солнечной радиации и сни жении температуры до 14–16°С процесс формирования цветков усиливается. Недо статок освещенности, минеральных элемен тов, водный стресс замедляет развитие цвет ков и может вызывать так называемое «сбра сывание». Интенсивность завязывания плодов у сортов томата определяли с помо щью коэффициента опыления (Коп) по фор муле: Коп = Пл , Цв где Пл – количество завязавшихся плодов на кисти; Цв – количество образовавшихся цветков на кисти. Количество листьев под первым соцве тием зависит от интенсивности света, тем пературы воздуха, а также взаимодействия этих факторов. Увеличение интенсивности света сокращает количество листьев под со цветием, стимулируется раннее заложение ки стей. У растений томата сорта Рапсоди пер 62 Любова С.В. Особенности развития томата в защищенном грунте... В течение вегетации на растениях томата сформировались в среднем 2223 кисти, ко эффициент опыления каждой цветочной ки сти различен. На рисунке 2 представлена ди намика изменения соотношения количества цветков на кисти и сформировавшихся на ней плодов за сезон. Наиболее четко изучить тен денции изменения экспериментальных дан ных позволяет регрессионный анализ. Гра фически он представляется в виде линий тренда, с помощью которых прогнозируется дальнейшее изменение показателей. вое соцветие располагалось над 8–9 листами, у сорта Раиса – над 7–8, у сорта Траст – над 9–10 листами. На первой цветочной кисти у томата сорта Рапсоди образовалось в среднем 5,4 цветка, а сформировалось только 2,9 пло да, коэффициент опыления (К ОП) составил 0,53, у сорта Раиса образовалось 6,3 цветка и 3,3 плода (К ОП = 0,52), у сорта Траст – 4,2 цветка и 1,7 плода (КОП = 0,41). Выявлена обратная зависимость между числом листьев под первым соцветием и количеством плодов в этой кисти (rxy = 0,79; dxy = 0,62). 0,90 коэффициент опыления Рапсоди Т р аст Раиса 0,80 Т р аст Рапсоди Раиса 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 кисть Рис. 2. Коэффициент опыления у растений томата сортов Рапсоди, Траст и Раиса Максимумы значения коэффициента опыления для сорта Рапсоди приходятся на 4–8 и 15–17 кисти, для сорта Раиса – на 9– 12 и 15–18, для сорта Траст – на 4–8, 14–15 и 18–20. У томата сортов Траст и Рапсоди минимумы значений коэффициента прихо дятся на середину вегетации (май/июль). В этот период наблюдается превышение опти мальной температуры воздуха в культиваци онных сооружениях вследствие большого прихода ФАР и высоких температур внеш ней среды. При высокой температуре и низ кой влажности воздуха пыльца высыхает и становится нефертильной, не прорастает на рыльце пестика. При высокой же влажности воздуха пыльца слипается и не высыпается на пестик. Основная причина низкого зна чения коэффициента опыления связана с отклонениями от температурного режима. Процесс формирования, опыления и со зревания плодов томата напрямую связан с количеством поступающей к растениям 63 БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ томата в солнечной радиации. При умень шении интенсивности освещенности про цессы фотосинтеза замедляются, растения используют значительно меньше влаги и элементов минерального питания. Следова тельно, в такие дни необходимо снижать нормы полива, температуру воздуха и грунта в культивационном сооружении. Продуктивность растений томата склады вается из следующих элементов: количество сформировавшихся кистей на растении, коли чество завязавшихся плодов на кисти, масса плода. Последний из перечисленных элемен тов в большей степени зависит от особеннос тей сорта и генетически постоянен, другие элементы продуктивности зависят от условий выращивания. На рисунке 3 представлена дина мика формирования плодов томата в кистях различного порядка в течение вегетации. солнечной энергии. Урожайность томата за декаду положительно коррелирует со значе нием прихода ФАР: у растений сорта Траст – 0,63 (d xy = 0,38), Рапсоди – 0,55 (d xy = 0,3), Раиса – 0,49 (dxy = 0,24). Наиболее отзывчив на увеличение прихода фотосинтетической радиации сорт Траст. Увеличение прихода солнечной радиа ции положительно влияет на продуктив ность растений. Следует отметить, что каче ство и равномерность света не соответствуют требованиям культуры. Минимальная по требность в ФАР для нормального роста и развития томата на IV этапе органогенеза (формирование цветочной кисти – конуса нарастания второго порядка) и в фазу цвете ния составляет 100,6 МДж/м2 [10]. На осно вании наблюдений установлено, что в мае только 40% дней соответствует потребности 7 количество плодов, шт продуктивность кг/раст. ))) ____ –– ____ –– 6 количество плодов сорта Рапсодии количество плодов сорта Траст количество плодов сорта Раиса продуктивность сорта Рапсодии продуктивность сорта Траст продуктивность сорта Раиса 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 кисть Рис. 3. Количество плодов и продуктивность томата сортов Рапсоди, Траст и Раиса 64 Любова С.В. Особенности развития томата в защищенном грунте... Сорт Раиса многоплодный, плоды не крупные, но проявление этого признака от мечено только в 8–12 и 15–19 кистях, следо вательно, в другие периоды роста и развития условия микроклимата не соответствовали биологическим требованиям растений этого сорта, что не позволило полностью реализо вать генетический потенциал. Наиболее стабильно варьирует количе ство плодов у сорта Рапсоди – 2–3 плода, самые высокие результаты по этому призна ку отмечены на 5–7, 10–13 и 14–17 кистях. Минимальное количество плодов образова лось на последних 21–22 кистях (опыление цветков этих кистей происходило в конце августа). У растений томата сорта Траст ко личество плодов стабильно с 5 по 17 кисть, а вот в начальный период роста и при завер шении вегетации, когда отмечается недоста ток освещенности, плодов на кисти форми руется значительно меньше. Оценка сорта по урожайности дается не только за весь сезон, но и в динамике по де кадам (рис. 4). Динамика поступления овощ ной продукции дает обоснование экономи ческой целесообразности выбора сорта, т.к. выращивание овощей в защищенном грунте требует больших затрат. 3 Раиса Рапсоди Траст Раиса (тренд) Траст (тренд) Рапсоди (тренд) 2,5 2 1,5 1 0,5 0 I II апрель III I II май III I II июнь III I II июль III I II август Рис. 4. Урожайность томата сортов Рапсоди, Раиса и Траст 65 III I II III сентябрь I II III октябрь БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ Линия тренда показывает, что урожайность томата сорта Раиса имеет два максимума: во второй половине июня и третьей декаде авгус та. Наибольший урожай томата сорта Траст по лучен в III декаде июня – I декаде июля. Сорт Рапсоди на диаграмме урожайности также име ет две верхние точки: конец мая / июнь и конец августа. Период первого максимума продолжи тельный – около 40 дней, в течение этого вре мени получена стабильная урожайность. Ран няя урожайность томата позволяет реализовать овощную продукцию по высокой цене, т.к. в это время года (май) нет конкуренции со сто роны овощей открытого грунта. В результате анализа экспериментальных данных установлены следующие закономер ности. • Растения томата различных сортов име ют особенности роста и развития в условиях длинного светового дня. • Продолжительность светового дня ока зывает влияние на эффективность функци онирования ассимиляционного аппарата то мата. В период с апреля по июль, когда дли на дня составляет 22 часа, значение коэф фициента работы листьев мало. С уменьше нием продолжительности светового дня до 9 часов (с августа по сентябрь) значение ко эффициента увеличивается. • Степень освещенности в период обра зования кистей и формирования плодов на растениях томата в течение всего вегетаци онного периода существенно менялась, что отразилось на значении коэффициента опы ления цветочных кистей, который варьиро вал у различных сортов. • Урожайность томата положительно коррелирует со значением прихода ФАР. Наиболее отзывчив на величину прихода солнечной радиации сорт Траст. • Изучение биологических особенностей томата позволит выявить экологически пла стичные, обладающие высокой потенциаль ной продуктивностью сорта. Список литературы 1. Тепличный практикум: Томаты / сост. А.Д. Цыдендамбаев. М., 2002. Вып. 2. 2. Алпатьев А.В. Помидоры. М., 1981. 3. Брянцева З.Н., Альтергот В.Ф. Физиология тепличных томатов. Новосибирск, 1989. 4. Гавриш С.Ф., Галкина С.Н. Томат: возделывание и переработка. М., 1990. 5. Круг Г. Овощеводство. М., 2000. 6. Мошков Б.С., Александрова Л.С. Урожайность томатов в зависимости от фотопериодических усло вий и температуры выращивания // С.х. биология. 1970. Т. 5, № 1. С. 26–30. 7. Хузина Л.Г. О влиянии длины дня на развитие и формирование генеративных органов томата // Труды ЦелСХИ. 1964. Т. 3, вып. 2. С. 122–128. 8. Ничипорович А.А. Световое и углеродное питание растений (фотосинтез) / АН СССР. М., 1955. 9. Мельников В.Е., Козлов В.Ф. Овощеводство защищенного грунта на Европейском Севере. Архан гельск, 1995. 10. Овощеводство защищенного грунта / под ред. С.Ф. Ващенко. М., 1984. Lyubova Svetlana TOMATO INDOOR GROWTH PECULIARITIES IN THE LONG LIGHT DAY CONDITIONS Research was carried out at the greenhouse enterprise of Arkhangelsk. In the course of work it turned out that cultivation in various light conditions influences the development of tomato plants 66 Любова С.В. Особенности развития томата в защищенном грунте... morphological character and biological properties. Light day duration influenced efficiency of tomato assimilation functioning, tomato bunch and fruit formation throughout the vegetation period. Tomato crop capacity depends on the PAR value, Trust variety being the most responsive to solar radiation. Studying tomato biological peculiarities will allow revealing ecologically flexible varieties with high potential productivity. Р е ц е н з е н т – Наквасина Е.Н., доктор сельскохозяйственных наук, заведующая кафедрой лесоводства и почвове дения Архангельского государственного технического университета 67
