Содержание к диссертации
Введение
1. Биологические особенности, приемы возделывания и использование многолетних луков 6
1.1. Происхождение и распространение луков 6
1.2. Особенности роста и развития корневищных луков в онтогенезе 8
1.3. Реакция многолетних луков на изменение условий окружающей среды 12
1.4. Особенности биохимического состава видов луков 14
1.5. Основы агротехники многолетних луков 16
1.6. Урожайность многолетних луков при выращивании в открытом и защищенном грунте 18
1.7. Семенная продуктивность и особенности выращивания семян многолетних луков 21
1.8. Краткая характеристика видов лука, культивируемых на Среднем Урале 23
2. Условия проведения исследований, материал и методы работы 31
2.1. Место и условия проведения экспериментальной работы 31
2.1.1. Агроклиматическая характеристика природной зоны Среднего Урала 31
2.1.2. Погодные условия в годы исследований 33
2.1.3. Почвы опытного участка и агротехника в опытах 37
2.2. Методика исследований 38
2.2.1. Объекты и схемы опытов 38
2.2.2. Методыучетов и наблюдений 40
3. Особенности роста и развития растений многолетних луков в условиях среднего Урала .. 43
3.1. Сезонное развитие растений многолетних луков. 43
3.2. Динамика листообразования и ветвления 51
3.3. Особенности репродуктивного развития многолетних луков 59
3.4. Формирования корневых систем 65
Заключение 68
4. Приемы выращивания многолетних луков на зелень 70
4.1. Продуктивность многолетних луков в открытом грунте при периодических срезках зелени 70
4.2. Использование корневищных видов лука для выгонки в защищенном грунте 74
4.3. Хранение зелени многолетних луков 75
4.4. Особенности биохимического состава листьев 79
Заключение 89
5. Возможности семеноводства многолетних луков в условиях среднего Урала 92
5.1. Морфобиологические особенности семян отдельных видов лука 92
5.2. Семенная продуктивность растений и качество семян 96
Заключение 100
6. Экономическая эффективность и внедрение результатов исследований многолетних луков в производство 102
6.1. Экономическая эффективность выращивания луков 102
6.2. Внедрение и пропаганда научных разработок 104
Выводы 106
Рекомендации производству 108
Список литературы 110
Приложения : 124
- Особенности роста и развития корневищных луков в онтогенезе
- Агроклиматическая характеристика природной зоны Среднего Урала
- Особенности репродуктивного развития многолетних луков
- Использование корневищных видов лука для выгонки в защищенном грунте
Введение к работе
Основной задачей агропромышленного комплекса является постоянное и достаточное снабжение населения всеми видами продовольствия, в том числе овощами. В структуре валовой продукции овощеводства Среднего Урала все еще беден ассортимент выращиваемых овощных культур не только в общественном, но и индивидуальном секторе. Лук — одна из основных овощных культур, возделываемая во всех природно-климатических зонах России. Потребность в нем удовлетворяется далеко не полностью. Ассортимент ограничен и состоит главным образом из лука репчатого, батуна, чеснока. В незначительном объеме выращиваются другие луки, отличающиеся высоким качеством зелени и лечебно-профилактическими свойствами.
Ценность многолетних луков для Среднего Урала заключается в том, что они хорошо переносят суровые зимы. В течение мая, в первой половине июня и осенью зеленые листья этих луков являются самым дешевым источником витаминов. В связи с тем, что многолетние луки имеют непродолжительный период покоя, их выгоняют в защищенном грунте в осенне-зимний период.
Из многочисленных видов многолетних луков по зимостойкости и продуктивности представляют интерес для широкого введения в культуру следующие: батун, шнитт, слизун, ветвистый, косой. Причиной их ограниченного выращивания является отсутствие информации по их биологии, агротехнике, продуктивности, пищевым и лечебным свойствам, а также недостаток сортов и семян. Исследования по изучению биологических особенностей, урожайности, семепродуктивности многолетних луков, разработка технологии получения зелени лука на Среднем Урале весьма актуальны.
Цель исследований. Изучить биологические особенности и приемы возделывания многолетних луков (батун, шнитт, слизун, ветвистый, косой) в условиях Среднего Урала.
Задачи исследований:
Особенности роста и развития корневищных луков в онтогенезе
Цикл развития от семени до семени у большинства видов корневищных луков проходит за два года. В первый год жизни развиваются вегетативные органы, на второй год формируется цветонос, плоды и семена. Дальнейшая жизнедеятельность материнского растения осуществляется за счет ветвления. Цикл развития каждой ветви повторяется.
У большинства многолетних луков при посеве во влажную почву с температурой не ниже 5С всходы появляются через 9-15 дней. У мезофит-ных видов полевая всхожесть семян выше, чем у ксерофитных (О.В.Даева, 1967, В.В.Никитин, 1975). По данным О.В.Даевой (1967), семена шнитта всходят на 10-ый, слизуна — на 20-й день. Фаза прорастания семян, появления всходов и начального развития сеянцев протекает однотипно у всех видов лука. Развитие проростков начинается ростом зародышевого корешка. Семядольный листочек вытягивается в основании, а его верхний конец остается в семени, откуда поглощает питательные вещества эндосперма с помощью специальных гаусториальных клеток. Зародышевый корешок растет вглубь почвы, создавая напряжение, так образуется петелька.
Начальное развитие. проростков происходит медленно и через месяц после появления всходов, поверхность листьев достигает нескольких квадратных сантиметров. При неблагоприятных условиях, особенно при недостатке влаги, рост листьев у многолетних луков приостанавливается и возобновляется только после устранения воздействия лимитирующего фактора. Через 120 дней после появления всходов средняя масса одного растения лука по видам составила: у шнитта - 11; у батуна - 85; косого - 8; слизуна - 27 (Г.В.Делова, 1960; Г.И.Сухорукова, 1973; А.А.Казакова, 1978).
Первый год жизни растений лука заканчивается формированием материнской луковицы, у многих видов начинается ветвление главного побега с развитием ветвей 2-го порядка, у большинства видов закладываются вегетативные боковые почки - зачатки побегов, развивающихся после перезимовки.
Зимой многолетние луки находятся в состоянии вынужденного покоя, при создании благоприятных условий они быстро возобновляют рост. Отрастание листьев начинается рано весной, сразу после схода снега. Например, в условиях Новосибирска лук слизун отрастает 16-20 апреля, 23-25 апреля отрастает лук косой, немного позднее - батун. Шнитт-лук отрастает вместе с таянием снега (Е.Г.Гринберг и др., 1987). Листья интенсивно формируются в течение мая-начала июня. Начиная со второго года жизни у многолетних луков активизируются процессы роста и ветвления растении. У слизуна на 2-ой год образуется до 5 ветвей и более 40 листьев, у лука косого бывает 1-2 ветви с 5-6 листьями, у шнитта к концу 2-го года жизни развивается до 10 ветвей и 20-30 листьев, в дальнейшем число листьев у него ежегодно утраивается.
Продолжительность вегетационного периода коррелирует с экологической природой вида и с условиями обитания данного экотипа. Для ксеро-мезофитных и мезофитных видов (луки слизун и ветвистый) продолжительный период вегетации и непрерывное листообразование объясняются наличием благоприятных природных условий для реализации потенциальных возможностей вида в естественных местах обитании и в культуре.
Мезоксерофит лук косой относится к гемиэфемероидным видам, продолжительность его вегетации от весеннего отрастания до созревания семян составляет около 110 дней. Для луков батуна и шнитта характерны две волны роста листьев - весной и осенью с непродолжительным периодом летнего полупокоя. У этих видов наиболее ценны экотипы с поздним появлением цветоносов, поскольку чем длиннее период от отрастания листьев до цветения, тем выше урожай и дольше не грубеют листья. На второй год жизни большинство многолетних луков переходят к репродуктивному развитию, после отрастания листьев весной образуется цветоносный побег. А.А.Казакова (1978) указывает на возможность закладки генеративных почек как в осеннее, так и в весеннее время. По ее данным у луков шнитта и батуна оптимальной температурой для закладки генеративных органов является +5...+10С. Стрелкование, цветение и созревание семян происходит в разные сроки в зависимости от вида и места обитания.
Агроклиматическая характеристика природной зоны Среднего Урала
Исследовательская работа с многолетними луками была начата в 1982 г. и продолжалась с небольшими перерывами до 1991 г. В последующие годы и по настоящее время пропагандировали и внедряли полученные результаты, выращивали и распространяли семена и посадочный материал.
Полевые опыты проведены в 1982-1987 гг. на базе совхоза "Ревдин-ский" Свердловской области, расположенного на территории Среднеураль-ской горнотаежной и горнолутовой провинции Уральской горной области. Это полувлажная зона лесостепи с отношением осадков к испарению - 1.00-0.77. Вероятность лет с разным увлажнением: сухих - два года; засушливых -11; полузасушливых - 25; полувлажных - 30; влажных - 24; избыточно влажных - 8 лет (Природно-сельскохозяйственное равновесие..., 1986). Совхоз расположен в пределах Ревдинской межгорной депрессии Уральского хребта, а также на западном и частично на восточном склонах Ревдинского хребта. Почти всю территорию совхоза с севера на юг пересекает река Ревда. Поля изрезаны многочисленными ложбинами.
Климат Среднего Урала континентальный, с продолжительной холодной зимой и коротким летом. Вторжения холодных воздушных масс с Северного Ледовитого океана .обусловливают частый возврат холодов и заморозки весной, в начале лета, а также ранней осенью. Зима продолжительная (4-5 месяцев), лето короткое, нежаркое, переходные периоды короткие.
Сумма эффективных температур составляет 1500-1600С, сумма осадков 200-250 мм. Период вегетации по сумме активных температур равен 110-125 дней, безморозный период - 113-120 дней, на почве - 88-105 дней.
Ноябрь является первым месяцем зимы. Среднесуточная температура воздуха не поднимается выше -5С, снежный покров составляет 5-14 см. Средняя температура зимних месяцев колеблется от -14 до -18,3С, а в отдельные дни морозы могут достигать до -35...-47С, высота снежного покрова от 38 до 46 см. Почва промерзает на глубину до 138 см. Весна начинается в апреле, в первой декаде которого устанавливается средняя суточная температура выше 0С, а в третьей декаде - выше 5С. Среднесуточная температура колеблется от 0,7 до 3,1 С. Устойчивый снежный покров сходит во второй декаде апреля. Максимальная температура воздуха в апреле нередко достигает 22-27С. Количество осадков в марте и апреле почти одинаковое - 15-20 мм. Переходным месяцем от весны к лету является май, характеризующийся возвратами холодов и заморозками. Средняя месячная температура в мае близка к 9С. В отдельные годы в мае случаются морозы до -12. Май - наиболее сухой месяц года, показатели относительной влажности воздуха обычно находятся в пределах 46-52%, а количество осадков составляет 45-50 мм. При сочетании высоких температур воздуха и незначительных осадков нередко наблюдаются засухи. Это важно учитывать при выращивании овощных культур посевом семян в открытом грунте. Устойчивое теплое время наступает во второй декаде июня с переходом температуры воздуха через +15С. До этого периода возможны возвраты холодов, при которых температура может опускаться до -4...-6С. Средняя месячная температура в июне 14-15С. Осадков выпадает больше, чем в мае (57-85 мм). Самый теплый месяц - июль, средняя месячная температура которого 16-17С. Осадков выпадает 60-90 мм, немного больше, чем в июне, Август тоже еще летний месяц, но со второй его половины ночи становятся прохладными. Средняя месячная температура бывает ниже 15С. В отдельные годы отмечаются первые заморозки, интенсивность которых может достигать -4...-5С. Самый ранний осенний заморозок отмечен 18 августа, самый поздний - 15 октября. С переходом температуры воздуха через 10С в первой декаде сентября начинается осень. Средняя температура в сентябре равна 8-9, но к концу месяца может понижаться до -8...-12С. В сентябре нередко наблюдаются периоды возврата тепла с температурой до 28-32С. В первой декаде октября среднесуточная температура воздуха переходит через +5С, а в конце месяца - через 0. Этим месяцем заканчивается осенний период. На территории совхоза "Ревдинский", по данным метеостанции г. Рев-да, климат характеризуется следующими средними показателями: средняя годовая температура воздуха - -0,5С; средняя температура самого теплого месяца (июль) составляет +19,6С, самого холодного (январь) - -16,4С; продолжительность летнего периода со среднесуточной температурой выше +10С - 105 дней при сумме осадков 250 мм; число дней в году с устойчивым снежным покровом 175, высота его достигает 52 см; продолжительность безморозного периода 99 дней. В условиях значительной облесенности территории землепользования совхоза существенного сноса снегом с полей ветром обычно не наблюдается. В целом климатические ресурсы зоны Среднего Урала достаточно благоприятны для интенсивного роста и развития растений многолетних луков, их успешной перезимовки и созревания семян.
Особенности репродуктивного развития многолетних луков
Переход в генеративную фазу у изучаемых луков происходил на второй год жизни, после перезимовки. Стрелкование раннеспелых видов начиналось в третьей декаде мая. В середине июня среднее число стрелок на одном растении у батуна составляло 1,8-2,0, шнитта - 0,4-1,0, слизуна - 0,9, косого - 0,4-0,5 штук. У лука ветвистого цветоносы появились только во второй декаде июля. В период максимального развития листовой поверхности и, соответственно, наибольшей хозяйственной продуктивности среднее число цветоносов на одно растение многолетних луков второго года жизни у батуна составляло 2,2, у шнитта - 1,9, слизуна - 0,2, косого - 2,0. Высота стрелок варьировала от 3 до 26 см. Динамика цветения растений луков зависела от метеорологических условий: - в теплые солнечные дни раскрывалось больше цветков, чем в прохладные пасмурные. Цветение соцветий всех изучаемых видов, за исключением лука ветвистого, начиналось с вершины, постепенно перемещаясь вниз. У лука ветвистого первыми раскрываются цветки, находящиеся на периферии пучковатого полушаровидного зонтика. На соцветиях лука косого и слизуна цветки располагаются в 2-3 яруса. По мере отцветания цветков первого яруса между их завязыванием пробиваются цветки второго яруса за счет удлинения цветоносов. Ежедневные наблюдения за суточным ритмом цветения соцветий луков батуна и слизуна показали, что у раноцветущего батуна большее число цветков раскрывалось в утренние часы, а у слизуна - в дневные (табл. 3.10). Процесс цветения соцветий изучаемых видов лука можно представить в виде одновершинной кривой нормального распределения.
Отклонения возможны при резком изменении погодных условий. Однако общий ход процесса сохраняется и максимальное число раскрывшихся цветков в сутки наблюдается на Среднем Урале в середине периода цветения (рис. 9). Связь числа раскрывшихся цветков с температурой и влажностью воздуха в дневное время суток подтверждается коэффициентами парной и множественной корреляции (табл. 3.11). Корреляция с температурой воздуха была положительной, с влажностью - отрицательной. Следует отметить, что связь процесса цветения с температурой у обоих видов более четко прослеживалась при анализе наблюдения в утренние часы (рис. 10, 11). Большая зависимость хода цветения соцветий от окружающих условий отмечена у лука слизуна. При учете числа распустившихся цветков этого вида в 12 часов дня коэффициенты корреляции с температурой и влажностью воздуха имели средние значения, в остальные часы наблюдения связь была тесной и закономерной. По-видимому, это объясняется тем, что в средних широтах России полуденные часы (12...14) являются наиболее благоприятными для цветения луков по температуре воздуха и освещенности. В этот период, как правило, раскрывается наибольшее число цветков от суммы распустившихся за день. В другие часы большее количество цветков раскрывается тогда, когда тепло и сухо, что и проявляется при определении корреляционных связей.
При опылении цветков большое значение имеет количество пыльцы, ее физиологическое состояние и наличие насекомых опылителей. В незначительной степени и на очень небольшое расстояние пыльца лука переносится ветром. На участки, где выращиваются семена луков, во время цветения растений вывозят ульи с пчелами. Для определения необходимого количества ульев (семей) на единицу площади семенников разных видов лука целесообразно провести специальные исследования. Наблюдая за процессом цветения видов лука, в т.ч. за развитием генеративных органов мы обнаружили значительное число аномалий в развитии соцветий, цветков, тычинок и пестиков. В литературе описаны следующие виды аномалий (Е.И.Устинова, 1944, 1953; Т.А.Зимина, 1976; Ю.А.Котухов, 1977): а) ярусность соцветий, образование соцветий второго и третьего порядка; б) срастание цветков и фасциации цветоножек, что обуславливает фор мирование сдвоенных и тройных цветков; в) изменение соотношения частей ре продуктивных органов; г) развитие луковичек (бульбочек) вза мен репродуктивных органов. Рис. 12 Аномалия соцветия шнитт-лука пятого года жизни, 1987 г. Наибольшее число аномалий отмечалось в 1987 г. у пятилетних растений шнитта и сли-зуна. Этот год, в отличие от других, был очень теплым и засушливым. У шнитта наблюдали удлинение цветоножек и формирование второ- щ го яруса соцветий, бульбочек (вивипария), развивающихся в соцветиях наряду с цветками. Причем бульбочки не имели периода покоя и прорастали в соцветии (рис. 12, прил. 10). У слизуна отмечено израстание околоцветников и плодолистиков, которые зеленели и превращались в листоподобиые зования длиной от 2 до 7 см (рис. 13, прил. 11).
Использование корневищных видов лука для выгонки в защищенном грунте
Многолетние корневищные луки имеют по сравнению с луком репчатым целый ряд преимуществ при использовании их в качестве материала для выгонки. Отсутствие периода покоя обеспечивает дружное отрастание растений в теплицах, начиная с ноября. Выгонку можно проводить при температуре на 5-7С ниже, чем это требуется для репчатого лука и ее продолжительность на 5-10 дней короче. Посадочный материал можно хранить в неотапливаемых помещениях. Выращивание луков позволяет контролировать качество посадочного материала и получать продукцию, содержащую токсические вещества на уровне ПДК. К недостаткам культуры многолетних луков в защищенном грунте относится большая трудоемкость при заготовке посадочного материала, его высадке и реализации продукции. На это следует обратить особое внимание при разработке технологии выращивания зелени многолетних луков для выгонки в теплицах.
Ящики с землей и растениями весили в среднем 13,8 кг. При выгонке двухлетних растений с 4 января по 9 февраля масса срезанных листьев была равна, кг на ящик: батун - 0,74, слизун - 0,92, шнитт - 0,73, ветвистый - 0,43. В пересчете с 1 м полезной площади (размер яшика 0,11 м ) получен урожай зеленых листьев, соответственно по видам: 6,72; 8,36; 6,64; 3,91 кг. Масса оставшейся после срезки корневой системы, пригодной для компостирования, составила в среднем на ящик 1,8 кг. По результатам анализа растений проведенного перед срезкой, на долю зеленых листьев приходилось 57,8-75,0% (табл. 4.2). Доля зеленых листьев при выгонке лука репчатого в эти сроки колебалась от 20 до 40 %.
Весеннюю выгонку проводили в пленочной теплице, в которую занесли ящики с четырехлетними корневищами шнитта и слизуна 22 апреля. Листья срезали 2 раза. При срезке б мая урожайность шнитта составила 5,25 кг/м (в пересчете на полезную площадь), длина листьев была 30-35 см. Через 18 дней (24 мая) срезали еще по 1,72 кг/м (высота листьев 20-25 см). Уро-жайность слизуна при первой срезке была 4,00, при второй 2,08 кг/м , при длине листьев, соответственно, 20-30 и 15-20 см. В сумме за 32 дня выгонки получено 6,97 кг/м зеленых листьев шнитта, 6,08 кг/м слизуна.
Проблема сохранения срезанных зеленых листьев лука и возможности продления сроков от уборки до реализации продукций важна в связи с расширением площади посадки многолетних луков, увеличением объемов производства, использования простейшей механизации при уборке, товарной доработке и хранении.
В результате серий рекогносцировочных опытов установлена оптимальная масса упаковки зеленых листьев лука в один полиэтиленовый пакет с последующим его запаиванием, которая составляет 500 г. При расфасовке по 1 кг возникали сложности с реализацией большого по объему количества, а также наблюдали снижение качества продукции из-за очень плотной укладки. После хранения в течение 20-35 дней доля товарной зелени в пакетах с начальной массой листьев 500 г составила 358 г (75%), в пакетах по 1 кг -571 г (52%), (табл. 4.3).
Установлена необходимость предварительного охлаждения продукции, т.к. после «запайки» пакетов, в которые уложена неохлажденная продукция, в них при хранении в холодильнике образуется большое количество конденсата, и если лук лежит плотно (при упаковке 1 кг), то листья быстро желтеют или размягчаются и теряют товарный вид. Из изученных пяти видов лука хуже всего сохранялись листья лука косого, лучше и дольше шнитта, затем слизуна, батуна и ветвистого (табл. 4.4).
При хранении в течение 10 дней сохранность зеленых листьев была высокой у всех видов и составляла в среднем 94,6 %. За следующие 6-9 дней хранения выход товарного лука уменьшился: у батуна на 7,0 %, шнитта - на 12,6, слизуна - на 13,7, ветвистого - на 14,2 и косого - на 41,9 %. После 25-29 дней хранения товарная масса зеленых листьев у батуна, шнитта, слизуна составляла 77,2-80,0, у - снизилась на 40 %, у косого - на 82 % по сравнению с исходным количеством. После хранения 34-39 дней общие потери за счет пожелтения листьев и образования конденсата (при дыхании) составили более трети от массы заложенного материала у шнитта и батуна, около половины - у слизуна и ветвистого, и 86,6 % у косого. Сохранность зелени лука зависела от сроков срезки. Однако мы не получили однозначного результата при определении оптимальных сроков срезки листьев для хранения продукции. Следует отметить, что продукция при первой в сезоне срезке хранилась значительно лучше, чем при последующих.
