Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Современное состояние изученности вопроса 9
1.1 Морфо-биологическая характеристика томата 9
1.2 Особенности минерального питания растений томата в защищенном грунте 14
1.3 Основные элементы технологии возделывания томата в защищенном грунте 19
1.4 Экологические аспекты возделывания тепличного томата 24
Глава 2 Объекты и методы исследовний 28
2.1 Погодные условия и микроклимат в теплицах в период проведения исследований 28
2.2 Схемы опытов при выращивании тепличного томата 30
2.3 Методика проведения исследований грунтов и растений. Обработка экспериментальных данных 31
2.4 Характеристика изучаемых гибридов 33
2.5 Агротехника в опытах 35
Глава 3 Влияние светового и теплового режимов на рост, развитие и продуктивность тепличного томата 39
3.1 Рост и развитие рассады тепличного томата в зависимости от условий освещенности и температурного режима 39
3.2 Особенности роста и развития томата в зависимости от сроков возделывания 47
3.3 Особенности формирования генеративных органов тепличного томата 61
Глава 4 Влияние биологически активных веществ на качество рассады и реализацию репродуктивного потенциала томата в условиях защищенного грунта
4.1 Влияние стимуляторов роста на посевные свойства семян
и качество рассады тепличного томата 75
4.2 Влияние регуляторов роста на процессы формирования вегетативной биомассы и репродуктивных органов томата 83
4.3 Влияние регуляторов роста на устойчивость растений томата к вредным организмам 87
Глава 5 Влияние отдельных элементов технологии возделывания тепличного томата на получение экологически безопасного урожая 93
5.1 Сравнительная оценка различных субстратов для выращивания рассады тепличного томата 93
5.2 Влияние уровня минерального питания на продуктивность тепличного томата 98
5.3 Экологическая оценка приемов выращивания по их влиянию на качество урожая тепличного томата 109
Глава 6 Экономическая эффективность возделывания различных гибридов томата в условиях защищенного грунта Саратовской области 120
Выводы 126
Рекомендации производству 129
Список используемой литературы
- Особенности минерального питания растений томата в защищенном грунте
- Методика проведения исследований грунтов и растений. Обработка экспериментальных данных
- Особенности роста и развития томата в зависимости от сроков возделывания
- Влияние регуляторов роста на процессы формирования вегетативной биомассы и репродуктивных органов томата
Особенности минерального питания растений томата в защищенном грунте
Томат относится к семейству Пасленовые Solanaceae роду Lycopersicon. Данный род согласно классификации Д.Д. Брежнева делится на три вида: перуанский, волосистый и обыкновенный. Все возделываемые в культуре сорта относятся к виду обыкновенного томата L. esculentum Mill.
Томат — однолетнее травянистое растение. Имеет стержневую сильно-разветвленную хорошо развитую корневую систему, проникающую на глубину 140 см и более, охватывая в диаметре около 1,25 м3 земли [67]. Однако основная масса корней располагается в слое 0-40 см. Кроме основных корней из надземной части стебля при соприкосновении её с почвой образуются придаточные корни. Развитие корневой системы в большой степени зависит от условий и способов выращивания. При безрассадном способе растения томата имеют глубокопроникающую (до 150 см) и разветвленную корневую систему. У растений, посаженных рассадой, корни развиваются в основном в поверхностном слое, вследствие чего они более требовательны к своевременному поступлению в почву влаги и питательных веществ [88].
Стебель у молодого растения травянистый, ломкий с возрастом грубеет и становится прочным. По всей длине он покрыт железистыми волосками. Длина растения может достигать 8 м, однако единый осевой стебель отсутствует. Кажущийся единым стебель состоит из отдельных, последовательно заменяющих друг друга боковых побегов (пасынков). Главным побегом условно считают тот, на котором появилось первое соцветие (кисть). После этого в пазухе последнего листа закладывается побег - первый пасынок, который также заканчивается кистью. В пазухе последнего листа первого пасынка образуется второй пасынок, который заканчивается третьей кистью и т.д. По характеру роста пасынков различают индетерминантный, детерми нантный и полудетерминантный типы растений [41]. У растений с индетерми-нантным типом куста все пасынки имеют практически одинаковое строение -три (иногда четыре) листа и кисть, образование которых идет непрерывно в течение длительного времени, и стебель достигает значительной величины. Такой тип роста встречается чаще всего у среднеспелых и позднеспелых сортов [135;136].
Растения с индетерминантным типом роста образуют в условиях теплицы мощную вегетативную массу, из-за чего производятся большие затраты труда на их подвязку, пасынкование, прищипку и удаление нижних листьев [4; 141].
У растений детерминантного типа куст самоограничивающийся в росте, имеющий небольшое количество пасынков. Боковые побеги у них образуются в пазухах листьев нижней части главного стебля и быстро заканчивают ветвление. Особенностью детерминантных сортов является дружное цветение и пло-дообразования, и, как следствие, более высокие урожаи [8; 67; 88].
Высота растений зависит от сортовых особенностей, и в частности от типа роста, а также от сроков возделывания томата. В.Г.Король (1989) отмечает, что в летне-осеннем обороте растения отличаются большей высотой и длиной междоузлий. По его мнению, это не является недостатком, а наоборот, придает растению более разреженную ажурную форму, что обеспечивает лучшую освещенность листьев и соцветий, особенно в осенние месяцы, и способствует увеличению урожая.
По облиственности растения могут быть слабо облиственные, средне облиственные, и сильно облиственные. Листья у томата непарноперистые, с чередующимися долями, дольками и долечками. Листорасположение очередное. Существует три типа листьев: обыкновенный (поверхность листа гладкая), гофрированный (поверхность листа сильно морщинистая) и картофельный (имеет цельнокрайные крупные доли). Окраска листьев серо-зеленая, зеленая и желтовато-зеленая. Цветки обоеполые, 5-7лепестковые, собраны в соцветие - завиток (кисть). Соцветия бывают трех типов: простые (когда плоды расположены на одном стержне), сложные (когда плоды расположены в очередном порядке на многократно разветвленном стержне) и промежуточного типа (когда плоды расположены в очередном порядке на однократно разветвленном стержне). Плод - двух- или многогнездная сочная ягода, различной формы, размера, окраски, поверхности и массы. Чаще всего встречаются плоская, плоскоокруглая, округлая, округло-овальная, удлиненно-цилиндрическая формы плода; поверхность гладкая или слабо-, средне- , сильноребристая.
Масса плода в зависимости от сорта и условий выращивания варьирует от 20-50 г до 500 г и более. Семена треугольно-почковидной или обратнояйце-видной формы, сплюснутые, опушенные, серовато-желтой окраски. Масса 1000 семян 2,5-4г. Отмечается, что семена томата сохраняют всхожесть в течение десяти лет и более [67].
При выращивании томата в теплицах следует учитывать, что это растение требовательное к условиям освещенности. По одним данным, для нормального роста и развития вегетативных частей растений томата необходима освещенность 25 тыс. лк [68; 73], по другим - 17-23 тыс. лк [135], а репродуктивных органов - 55-60 тыс. лк. Чем интенсивнее освещенность, тем быстрее идет формирование урожая.
В условиях недостаточной освещенности наблюдается угнетение растений томата, и снижаются темпы роста и развития. При низкой освещенности 5 тыс. лк развитие репродуктивных органов протекает крайне медленно, а при 2,7-3 тыс. лк приостанавливается [32; 66]. Особенно страдает от недостатка света рассада, она быстро вытягивается и теряет интенсивную окраску [7; 45; 105; 138]. По данным Е.С. Каратаева (1989), длительная пасмурная погода удлиняет период от цветения до созревания плодов на 10-15 дней и ухудшает их вкусовые и товарные качества. Снижение освещенности на 1% уменьшает величину урожая на 1% [32].
Методика проведения исследований грунтов и растений. Обработка экспериментальных данных
Томаты возделываются во всех типах защищенного грунта: зимних почвенных и гидропонных теплицах, а также в весенних культивационных сооружениях с искусственным обогревом и без него. Применяются следующие виды культуры: зимне-весенняя, продленная, осенне-зимняя и переходная. Важным моментом является правильный подбор сортов и гибридов для каждого срока выращивания и для каждого типа сооружений. Получение высоких урожаев в значительной степени зависит от качества рассады. Для выращивания качественной рассады томата необходимо соблюдение целого комплекса мероприятий по ее выращиванию.
Несмотря на то, что большинство гибридов генетически устойчивы к вирусу табачной мозаики и некоторым другим заболеваниям, семена томата необходимо протравливать. За 15-20 дней до посева их обрабатывают 80%-ным ТМТД (8 г с.п. на 1 кг семян). Непосредственно перед посевом против различных вирусных заболеваний применяется замачивание семян в течение 30 мин. В 20%-ном растворе соляной кислоты или в течение 15-20 мин. В 1%-ном растворе марганцовокислого калия с последующей тщательной промывкой в проточной воде.
В литературных источниках достаточно много данных, подтверждающих огромную положительную роль обработки семян томата микроудобрениями, а также применения органо-минеральных удобрений [17; 22; 61; 68; 99; 101; 109]. Эти данные свидетельствуют о том, что при использовании таких препаратов улучшается качество рассады, снижается заболеваемость растений, увеличивается урожайность и качество плодов. На прорастание семян также оказывает стимулирующее влияние экзогенное применение регуляторов роста (гиббереллина и ауксина) [17; 104].
Для каждой световой зоны страны и для каждого оборота защищенного грунта существуют свои оптимальные сроки посева семян, нарушение которых даже всего на 5-10 дней приводит к снижению как раннего, так и общего урожая [135]. До появления всходов температуру рекомендуется поддерживать в пределах 20-25 С, а затем на 3-4 дня снижать до 13-15 С днем и до 8-10 С ночью. По мнению Г.В. Боос (1968), такой режим предупреждает вытягивание сеянцев и способствует лучшему развитию корней. Однако существуют и другие мнения по выбору температурного режима в рассадный период. Так, ряд авторов считает, что в светлое время суток температуру надо поддерживать на уровне 18-20 С, а темное - снижать до 14-15 С [135]. Посев семян осуществляют в специально подготовленный грунт. Хорошим субстратом для выращивания сеянцев является смесь верхового и низинного торфа в соотношении 1:1 или верхового торфа и речного песка с внесением минеральных удобрений и извести до рН 6,3-6,5 [135]. Г.В. Боос (1968) рекомендует такие смеси: 60% торфа, 20% перегноя, 15% дерновой почвы, 5% коровяка или 75% торфа, 20% конского несоломистого навоза и 5 % коровяка. При отсутствии торфа автор предлагает заменить на следующий состав: перегной (65%), дерновая почва (15%), коровяк (20%). Также автор отмечает, что можно повысить питательные качества рассадной смеси добавлением в нее бактериальных препаратов (азотобактерин, фосфобактерин и т.д.).
В последнее время для выращивания рассады используются различные материалы. С этой целью можно применять питательные торфяные кубики, различных контейнерах (жестких пластмассовых, торфодревесных или пленочных горшках), кубиках из минеральной ваты, обернутых в черную пленку, в пластмассовых кассетах и торфоблоках [105].
Тараканов Г.И. с сотрудниками (1982) рекомендует заправку субстрата для рассады питательными веществами в количестве 50-70 г азота, 140-150 г фосфора и 180-200 г калия на 1 м сухой почвы.
Глубина заделки семян 1,5-2 см с междурядьями 4-5 см. Норма высева семян должна составлять 5-6 г/м .
При появлении первого настоящего листа сеянцы томатов пикируют в питательные кубики, размер которых должен составлять 8x8x8 или 10x10x10, или с диаметром 12-15 см. В них легче и быстрее удается регулировать температуру и влажность грунта. Для обеспечения оптимального светового режима в зимне-весенней культуре применяется дополнительное электрооблучение рассады томата и ее расстановка.
Перед посадкой проводят разметку площади теплицы, устанавливают контейнеры или укладывают маты из минеральной ваты, в грунтовых теплицах делают лунки глубиной в 3А горшков, в которые высажена рассада [105]. Большинство авторов отмечает, что лучшие результаты в защищенном грунте дает размещение растений томата двухстрочной лентой, когда расстояние между рядами в ленте 60 см, а между лентами 90 или 100см в зависимости от конструкции теплицы [7; 24; 105]. Расстояние между растениями в ряду зависит от биологических особенностей возделываемых гибридов и сроков выращивания. Так, для индетерминантных сортов и гибридов в продленной зимне-весенней и пе-реходной культуре плотность посадки должна составлять 2,1-2,7 шт./м , для ко-роткой зимне-весенней культуры 2,8-3,2 шт./м . Полудетерминантные сорта размещают из расчета 3-4, а детерминантные - 4-5 растений на 1 м .
Ряд исследователей указывает на то, что более плотное размещение растений томата обеспечивает получение высокого раннего урожая [7; 24]. Однако другие авторы считают, что одновременно с повышением поступления ранней продукции возрастают затраты труда по уходу за растениями [105].
Существуют различные мнения о возрасте рассады. Так, одни исследователи полагают, что на постоянное место следует высаживать в возрасте 55-65 дней [7; 24], другие рекомендуют высаживать 50-дневную рассаду для зимне-весенней культуры, 40-42-дневную для более поздних сроков выращивания, а для осенней и переходной культуры - 30-35-дневную рассаду [105].
Встречаются данные о том, что в Нидерландах, где преобладают модернизированные теплицы с компьютерным управлением микроклиматом, применяют самую раннюю высадку рассады на постоянное место в шести недельном возрасте во избежание водного и солевого стресса корневой системы, что обеспечивает более высокие производственные показатели [137].
В условиях теплиц с недостаточным регулированием микроклимата, и особенно там, где грунт избыточно богат азотом, а также в водной культуре рекомендуется использовать более взрослую рассаду.
Нормально развитую рассаду высаживают в вертикальном положении в заранее подготовленные лунки, политые теплой водой, заглубляя растения до настоящих листьев. В случае, когда рассада переросла и излишне вытянулась, рекомендуется высаживать ее наклонно с предварительным удалением 2-3 нижних листьев.
Особенности роста и развития томата в зависимости от сроков возделывания
Томат является растением, не требующим особых условий окружающей среды для инициации формирования репродуктивных органов. Однако это не означает, что процессы цветения не подвержены влиянию условий выращивания. Поэтому целью наших исследований явилось изучение особенностей формирования генеративных органов и реализации репродуктивного потенциала растений томата в зависимости от микроклимата теплицы.
Интегральный дневной свет играет главную роль в регулировании репродуктивного развития томата. При выращивании растений в условиях благоприятного освещения (16-часовые дни), цветение первого соцветия начиналось на 44-47Й день с момента посева (табл. 16).
При этом наименьшее количество дней до вступления в фазу цветения требовалось самому раннеспелому гибриду Илдико (43,9). Все остальные гибриды зацветали на 2-3 дня позже. Массовое цветение соцветий начиналось через два месяца после посева, и заметно уменьшалось опадение цветочных почек, заложившихся последними.
При недостаточном освещении (8-часовой день) отмечалось пониженная интенсивность роста кисти, что приводило к более позднему появлению макроскопических соцветий - на 15-17 дней позже по сравнению с условиями хорошей освещенности (табл. 16).
В случае, когда недостаток света не устранялся за счет искусственного освещения, то растения не доходили до цветения из-за недостаточного развития репродуктивных органов.
Ещё один фактор, оказывающий существенное влияние на развитие репродуктивных органов, - это температурный режим. Одно из видимых влияний температуры — воздействие на интенсивность развития соцветий томата.
На формирование генеративных органов и развитие растений тепличного томата также существенное влияние оказывал уровень влажности воздуха. При высокой относительной влажности воздуха в теплице наблюдалось слипание пыльцы, вследствие чего не происходило оплодотворение. Это вызывало массовое опадение цветков. Чаще всего опадению были подвержены цветки первой кисти, что препятствовало получению раннего урожая. Низкая влажность воздуха провоцирует развитие паутинного клеща. Поэтому необходимо обязательное регулирование данного фактора микроклимата теплицы. Для создания оптимальных уровней влажности воздуха в теплицах ГУЛ "Волга" имеется система верхнего испарительного охлаждения и увлажнения.
В ходе исследований установили, что при зимне-весеннем выращивании количество цветков на кисти постепенно увеличивается от первой кисти к пятой, на которой формируется максимальное количество цветков (табл. 17). По количеству образующихся плодов первое соцветие также уступает пятому. За-вязываемость плодов самой высокой была у четвертой кисти (59%), и оставалась примерно на том же уровне до формирования плодов на седьмом соцветии. Затем данный показатель заметно снижался, и количество отмершей завязи на девятой кисти составлял более 50%. Таблица 17- Влияние сроков выращивания на реализацию репродуктивного потенциала томата гибрида Ля-ля-фа
Это объясняется тем, что период формирования и развития цветков восьмого и девятого соцветия сопровождается резким повышением температур, которое оказывает негативное влияние на процесс цветения и вызывает опадение цветков.
По этой же причине в летне-осеннем обороте отмечалась низкая завязы-ваемость плодов, которая на 9-12% была ниже по сравнению с зимне-весенним. Динамика формирования репродуктивных органов в данные сроки выращивания существенно отличалась. Образование первых трех соцветий протекало в более оптимальных условиях по освещенности, поэтому они отличались большим количеством цветков (13,2-15,1 шт.), плодов (5,9-7 шт.) и самым высоким процентом завязываемости (44,9-46,4%).
По данным таблицы 17 можно судить о закономерностях распределения урожая плодов тепличного томата по соцветиям в зависимости от сроков выращивания. Так, в зимне-весеннем обороте выращивания первое соцветие обеспечивало наименьший выход продукции (4,9%). При улучшении условий освещенности на последующих кистях, за счет постепенного увеличения количества плодов и их массы, продуктивность одного соцветия возрастала, и к четвертой-пятой кисти достигала максимума - 18,9-19% от общего урожая. Затем наблюдалось уменьшение количества и массы плодов, а соответственно и продуктивность соцветий.
При выращивании в летне-осенние сроки отмечалась другая тенденция. Несмотря на то, что масса плодов в первой кисти была не самая высокая (128 г), за счет максимального их количества (7 шт.) данное соцветие обеспечивало наибольший выход продукции (23,9%). В дальнейшем ухудшение условий освещенности способствовало уменьшению продуктивности соцветий, и 6-7 соцветия, формирование которых приходилось на октябрь при небольшом количестве часов солнечного сияния, характеризовались наименьшей урожайностью (табл. 17).
Влияние регуляторов роста на процессы формирования вегетативной биомассы и репродуктивных органов томата
Условия и микроклимат теплиц благоприятны для развития различных заболеваний. Недостаточная освещенность и температурная нестабильность ослабляет растения, а высокая влажность воздуха способствует быстрому увеличению численности фитофагов и распространению болезней, приобретающему в случае отсутствия надлежащего контроля эпифитотийный характер.
Н.И. Будынков с соавторами (2004) отмечает, что такое заболевание, как серая гниль, особенно опасно при малообъемном выращивании, так как капельный полив обусловливает постоянное присутствие вблизи растений капельножидкой влаги и высокую влажность воздуха в прикорневой зоне. Они считают, что ситуацию может усугубить верхний обогрев теплиц при отсутствии нижних регистров, когда влажность воздуха в приземном слое значительно повышается.
В неблагоприятных условиях устойчивость и продуктивность растений определяется рядом признаков, свойств и защитно-приспособительных реакций. Различные свойства растений физиологического характера позволяют им преодолеть пагубное влияние окружающей среды. При воздействии на растении неблагоприятных факторов (стрессов) в нем возникает напряженное состояние, отклонение от нормы. Чем выше способность растения изменить мета 88 болизм в соответствии с окружающей средой, тем шире норма реакции данного растения и выше способность к адаптации.
Применению различных фунгицидов сопутствует опасность ухудшения экологического качества продукции и снижения пищевой ценности тепличного томата. Поэтому одним из направлений современной сельскохозяйственной науки является разработка и внедрение таких препаратов, которые бы соответствовали основным принципам экологизации тепличного овощеводства.
Биопрепарат Экстрасол-55 - это препарат фунгицидно-стимулирующего действия, механизм которого состоит в искусственном заселении поверхности семян полезной микрофлорой. Бактерии, использующиеся в данном препарате, в процессе своей жизнедеятельности синтезируют вещества, ингибирующие развитие таких патогенных видов, как Fusarium, Helminthosporium, Alternaria. Puccinia, Phitophtora и др. Своевременная профилактическая обработка биопрепаратом позволяет блокировать развитие патогенных микроорганизмов в начальных фазах роста растения, что в значительной степени замедляет распространение болезней. Кроме фунгицидного действия препарат обладает способностью регуляции жизненно важных функций и защитно-приспособительных реакций растительного организма.
Эпин-экстра - вещество, обладающее биорегуляторной и ростостимули-рующей активностью, относится к группе, так называемых, стрессовых адапто-генов. Рассада, полученная из семян, обработанных Эпин-экстра, обладает иммунитетом ко многим распространенным заболеваниям: черная ножка, фитоф-тороз, ризоктониоз, мучнистая роса и др. Имеются данные, что при использовании данного препарата растения становятся более устойчивыми к ряду неблагоприятных факторов окружающей среды, а также, что выращенная продукция отличается высоким качеством и пониженным содержанием тяжелых металлов, нитратов, остаточных пестицидов [17; 104].
Гумат натрия обладает стимулирующим и адаптогенным действием на клеточном и субклеточном уровнях. Его использование в низких концентрациях приводит к усиленному развитию корневой системы, а, следовательно, к улучшению условий питания. Ускоряется рост надземной биомассы, активизируются процессы дыхания и фотосинтеза. О.С. Безуглова (2003) приводит данные о том, что гуматы нейтрализуют отрицательное воздействие на культурные растения применения ядохимикатов, снимают радиолучевые поражения.
Сравнительная оценка перечисленных препаратов показала, что Эпин-экстра и Гумат натрия не обладают фунгицидными свойствами, поэтому не влияют на микрофлору семян и не подавляют рост и развитие патогенных микроорганизмов в теплице. Однако за счет повышения иммунитета растений томата они препятствуют проникновению грибов-патогенов в растительный организм и снижают их отрицательное воздействие.
На варианте с применением биопрепарата Экстрасол-55 наблюдалась несколько иная зависимость. Данный препарат обладал не только стимулирующими и адаптогенными свойствами, но и фунгицидным действием. Бактерии, нанесенные на поверхность семян томата, начинали интенсивно размножаться и активно колонизировать ризосферу развивающегося растения, вытесняя тем самым фитопатогенную микрофлору и блокируя её. Поэтому вариант с использованием Экстрасола-55 отличался наибольшей эффективностью (табл.29, рис.11).
В ходе исследований было установлено, что степень развития мучнистой росы и корневых гнилей находилась в тесной зависимости от вида применяемого препарата. Количество растений, поврежденных мучнистой росой сокращалось на 15,5-18,0% при использовании Экстрасола-55, на 6,9 -10,5% - гу-мата натрия, и на 4,7-9,5% - Эпин-экстра.
На развитие корневых гнилей изучаемые регуляторы роста оказали аналогичное влияние. Однако следует отметить, что в борьбе с данным заболеванием, в отличие от мучнистой росы, Эпин-экстра был эффективнее по сравнению с гуматом натрия (табл.29).
