Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы
1.1. Основные понятия и методы интродукции растений 7
1.2. Значение интродукции в расширении ассортимента овощных культур и решении проблемы роста полноценного питания населения
1.3. Ботаническая характеристика капусты китайской и пекинской
1.4. Систематическое положение восточноазиатских видов капусты
1.5. Биологические особенности роста и развития восточно- «,. азиатских видов капусты
1.5.1. Отношение к температуре 26
1.5.2. Отношение к свету 27
1.5.3. Отношение к влаге 28
1.5.4. Отношение к почве и минеральному питанию 29
1.6. Химический состав и питательная ценность восточно-азиатских видов капусты
1.7 Особенности агротехники капусты китайской и пекинской
1.8. Семеноводство капусты китайской и пекинской 37
1.9. Оценка адаптивной способности и экологической 4П стабильности генотипов
1.7.1. Оценка среды как селекционного фона 41
1.7.2. Проблема взаимодействия генотип х среда в селекции растений
2. Условия, материал и методы проведения исследований
2.1. Место и агрометеорологические условия 44
2.2. Материал и методы проведения экспериментальных исследований
2.2.1. Материал исследований 50
2.2.2. Методика проведения исследований 50
3. Результаты исследований 57
3.1. Оценка коллекционного материала с целью выделения <-7
перспективных форм в открытом грунте
3.1.1. Морфологические признаки капусты китайской и пекинской
3.1.2. Лимиты изменчивости морфологических признаков капусты китайской и пекинской
3.1.3. Оценка биохимических показателей капусты китайской и пекинской 65
3.2. Выделение исходного материала для селекции капусты китайской на продуктивность и качество в защищенном 69 грунте
3.3. Особенности технологии возделывания восточноазиатских видов капусты 78
3.3.1. Продолжительность фенологических фаз развития капусты китайской и пекинской в 80 зависимости от разных сроков посева
3.3.2. Влияние сроков посева на урожайность капусты китайской и пекинской 87
3.3.3. Особенности формирования урожая капусты китайской и пекинской в зависимости от разных площадей питания
3.4. Семенная продуктивность капусты китайской и
пекинской в условиях ЦЧР России
3.4.1. Влияние площади питания на семенную продуктивность капусты китайской и пекинской
3.4.2. Аномалии в морфогенезе генеративных органов Q„ капусты китайской и пекинской
3.5. Среда, как реакция для отбора на стабильную
продуктивность;
адаптивная способность и стабильность капусты 100 китайской по продуктивности
выводы 105
Рекомендации производству 106
Список использованной литературы
- Значение интродукции в расширении ассортимента овощных культур и решении проблемы роста полноценного питания населения
- Химический состав и питательная ценность восточно-азиатских видов капусты
- Материал и методы проведения экспериментальных исследований
- Лимиты изменчивости морфологических признаков капусты китайской и пекинской
Введение к работе
Расширение ассортимента овощных культур за счет интродукции новых нетрадиционных видов овощных культур является актуальной проблемой современного российского овощеводства (Бунин, 2002).
В связи с недостатком биологически активных соединений в рационе питания населения многих стран мира, особенно в России, и расширением использования биологически активных веществ в виде пищевых добавок -интродукция овощных растений с высокой энергетической питательностью, а также экологизация технологий их возделывания является актуальной.
Малоизвестными новыми культурами из разнообразия возделываемых
капуст в Черноземной зоне России являются китайская и пекинская капусты
из стран Восточноазиатского генетического центра, являющегося
богатейшим источником для интродукционной работы, растительные
ресурсы которого пока еще недостаточно широко используются. По
богатству эндемичных видов овощных растений он заметно выделяется
среди других древних земледельческих очагов земного шара (Вавилов, 1962;
Ипатьев, 195 8). Благодаря своей уникальной способности к чрезвычайно
интенсивному росту и развитию, внешнему разнообразию,
сбалансированному биохимическому составу китайская и пекинская капусты занимают ведущее место в объеме производства салатных овощей и смогут удовлетворить самый взыскательный вкус (Скачко, 2000).
Целью нашей работы является практическая реализация возможности интродукции, изучение и выделение исходных форм капусты китайской и пекинской по основным хозяйственно ценным признакам, оценка адаптивной способности, а также разработка элементов технологии производства и семеноводства китайской и пекинской капусты в открытом грунте в условиях Центрально-Черноземного региона Российской Федерации.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
Провести оценку коллекционного материала капусты китайской и пекинской на комплекс морфологических, биологических и хозяйственно-ценных признаков с целью выделения перспективных образцов для дальнейшей селекции в открытом и защищенном грунте.
Определить оптимальные площади питания в открытом грунте для получения товарной продукции новых овощных культур.
Выявить характер влияния сортовых особенностей и сроков посева на рост и развитие капусты китайской и пекинской.
Установить влияние площади питания на семенную продуктивность капусты китайской и пекинской.
Определить параметры адаптивной способности и стабильности сортов, а также параметры среды как фона для отбора генотипов капусты китайской и пекинской.
Разработать рекомендации по технологии производства и семеноводства капусты китайской и пекинской в Центрально-Черноземном регионе Российской Федерации.
Научная новизна результатов исследований. Впервые определена реакция интродуцированных образцов капусты китайской и пекинской на условия ЦЧР (Тамбовская область).
На основе данных ботанико-морфологической, хозяйственной оценки коллекции капусты китайской и пекинской, биохимического анализа, выявлены сортообразцы, перспективные в качестве исходного материала для селекции на продуктивность, адаптивность, устойчивость к стеблеванию, качество продукции в открытом и защищенном грунте.
Выявлены оптимальные сроки выращивания в открытом грунте китайской и пекинской капусты для получения товарной продукции.
Определены оптимальные площади питания для выращивания китайской и пекинской капусты в открытом грунте.
6 Практическая значимость. Показана возможность безрассадного способа
семеноводства восточноазиатских капуст в условиях ЦЧР Российской Федерации. Выявлены оптимальные среды для оценки и отбора китайской и пекинской капусты в селекции на стабильную продуктивность. Разработаны технологаи производства и семеноводства капусты китайской и пекинской в Центрально-Черноземном регионе (Тамбовская область).
Значение интродукции в расширении ассортимента овощных культур и решении проблемы роста полноценного питания населения
Капусты китайская и пекинская относятся к роду Brassica, семейству Brassicaceae (Burnett), трибе Brassiceae (Науек), субтрибе Brassicinae (Hayek.) (Артемьева, 1999).
В Китайской сельскохозяйственной энциклопедии, написанной в 5 или 6 веках, характеризующей состояние сельского хозяйства в Северном Китае, в долине реки Желтой, сообщается, что в тот период относительно важной овощной культурой являлась капуста китайская (Brassica chinensis). Упоминания о появлении форм, близких к капусте пекинской, в древней китайской литературе относятся лишь к 10 веку (Лизгунова, 1984).
В своих трудах Е.Н.Синская (1969, 1939) делает вывод, что средиземноморский род Brassica образуется на восточном конце своего ареала - в Японии, Корее, Китае и в меньшей степени - в Индии (крупный вторичный очаг видообразования). Стимулом усиленного формообразования, вероятно, послужила резкая смена климата. Формообразовательные процессы в молодом очаге видообразования Brassica развертываются в благоприятных для развития растительности условиях муссонного климата, в сравнительно однообразных условиях, без явного влияния изоляции, и эти обстоятельства накладывают свой отпечаток на характер видообразовательного процесса. Виды здесь не ясно отчленены, широко развертываются процессы гибридизации по всем направлениям. Весь очаг похож на огромный «сингамеон» - совокупность перекрещивающихся популяций.
Систематика Brassica одна из наиболее трудных и спорных. Со времен К. Линнея она многократно пересматривалась, но до сих пор мы не имеем общепризнанной классификации. Внутривидовой классификацией занимались Л. Бейли, И. Хелм, Olsson, большое внимание уделяли Цэн и Ли. Из советских монографов Brassica наиболее авторитетны Е.Н. Синская, Т.В. Лизгунова и М.А. Шебалина, П.М. Жуковский. Среди культурных овощных Brassica много культигенов, не имеющих ботанико-генетических прав на ранг вида. Цитогенетика Brassica еще мало разработана, хотя это излюбленный объект японских, скандинавских и отчасти канадских генетиков и селекционеров (Синская, 1960; Жуковский, 1971).
Профессор Ли Цзя-вень (Шаньдуньский сельскохозяйственный институт) полагает, что дикая форма репы является исходным видом китайской капусты. Известно, что на горах юго-западной части Китая, на высоте 2-3 тыс.м есть дикая форма репы В. campestris, L. Этот вид легко скрещивается с В. chinensis L. Ботаническая характеристика В. campestris, L и В. chinensis L., ssp. petiolata Ritov очень близка, а их гибриды дают семена.
Вид Brassica chinensis был впервые выделен Линнеем и полностью описан его учеником А. Д. Юслениусом, а Рупрехт описал пекинскую капусту как В. pekinensis (Lour.)Rupr. (Лизгунова, 1984).
L. Н. Bailey (Bailey, 1922, 1930) выделил среди восточно-азиатской капусты следующие виды: В. chinensis, В. parachinensis, В. pekinensis, В. nipposinica fsyn. B.japonicaSieb.), В. narinosa, В. dubiosa.
Так, Л. Бейли выделил в отдельный вид одну из форм В. chinensis, присвоив ему название В. parachinensis Bailey. Однако Е.Н. Синская, а затем и И. Хелм (Helm, 1961, 1963) признали этот вид лишь разновидностью под этим же названием вида В. chinensis.
Е. Н. Синская - крупнейший отечественный специалист по роду Brassica, признавала виды L. Н. Bailey, включая В. parachinensis в вид В. chinensis на правах разновидности (Синская, 1969). Что касается выделения Л.Х. Бейли вида В. Nipposinica, то он не отличается от описанного раннее Сиболдом (Siebold) в 1865 г. Я Japonica. Это двулетнее или однолетнее зеленное растение с сильно рассеченными или широколинейными листьями, собранными в густую ветвистую розетку, склонное к образованию корнеплода.
G. Olsson (1954) определил китайскую и пекинскую капусту как подвиды ssp. chinensis (L.) Makino и ssp. pekinensis (Lour.) Olsson вида Я campestris (по совр. классификации - syn Я rapd). Этой классификации придерживалась Е.Н. Синская, которая считала Brassica chinensis L. разновидностью Brassica campestris L . П.М. Жуковский (1971) не разделяет подобных взглядов. По его мнению, следует исходить из понимания вида как крупного таксона, имеющего сложную внутривидовую дифференциацию. В этом отношении все эти виды скрещиваются между собой, дают естественные гибриды, связаны переходными формами и, вместе с тем, каждый из них полиморфен.
Современные ботаники опираются в основном на классификацию, предложенную G. Olsson (Boukema, 1994, 1996).
Химический состав и питательная ценность восточно-азиатских видов капусты
Экспериментальные исследования проводились в 2002-2004 гг. на опытном поле Мичуринского государственного аграрного университета в учхозе «Роща», в биохимической лаборатории МичГАУ, тепличном комбинате «Тепличный» (г. Тамбов).
Климат Тамбовской " области умеренно- континентальный, свойственный восточной части Средне Русской возвышенности. Для него типичным является теплое лето, затяжная сухая осень, сравнительно мягкие зимы, с довольно часто наблюдающимися непродолжительными, но сильными похолоданиями, и дружная весна.
Снеговой покров устанавливается обычно поздно и в первой половине зимы бывает незначительной мощности. Нередко, даже в декабре месяце почва не полностью покрывается снегом. Иногда снег выпадает только в конце января. В середине января толщина снежного покрова достигает 15-20 см, и только в марте месяце она увеличивается до 35 см. В отдельные бесснежные зимы почва промерзает до глубины 150 см. Снег обычно сходит в середине апреля.
Среднегодовая температура воздуха составляет + 4,6С, с колебаниями по годам от + 2,3 до + 7,6С. Минимумы температур в воздухе наблюдаются в январе и феврале и могут достигать - 35С. Период с положительной среднесуточной температурой начинается с 1-5 апреля и заканчивается 3-8 ноября и составляет 210-230 дней. Среднемноголетняя сумма среднесуточных активных температур (свыше 10 С) за вегетационный период составляет 2464С, что обеспечивает нормальное развитие сельскохозяйственных культур (2200-2400С) (Агроклиматический справочник, 1974). Весна обычно проходит бурно, с быстрым нарастанием температуры, сопровождающейся сильным снижением относительной влажности воздуха. В конце апреля и начале мая возможны заморозки. Они иногда могут наблюдаться в середине мая и даже начале июня.
Из климатических факторов для овощных культур имеет наибольшее значение количество и распределение атмосферных осадков. В течение года их выпадает от 450 до 550 мм, причем на период вегетации приходится около половины этого количества (230-300 мм), и большая часть из них выпадает в теплый период (май - сентябрь), тем самым создаются условия, благоприятные для выращивания многих сельскохозяйственных культур. В то же время в отдельные годы создаются условия атмосферной и почвенной засухи или, наоборот, чрезмерное переувлажнение.
В первые месяцы вегетации сельскохозяйственных культур (май-июнь), а часто и в августе, осадков выпадает недостаточно, что сдерживает рост и снижает их урожайность.
По многолетним данным в зимний период господствуют южные и юго-западные ветры, которые переносят осадки и умеряют зимние холода. Весной преобладают южные, западные и юго-восточные ветры, способствующие быстрому таянию снега и нарастанию положительных температур, что не редко приводит к весенней засухе. Летнее время характеризуется преобладанием западных, северо-западных и северных ветров, которые способствуют выпадению осадков в середине и в конце лета. Осенью преобладающими ветрами являются западные, юго-западные, северозападные, приносящие осенние осадки (Агроклиматический справочник, 1974).
Оценивая почвенные и климатические условия в целом, можно сказать, что они, несмотря на выраженную континентальность и ряд неблагоприятных характеристик (засуха, зимние морозы), являются приемлемыми для выращивания овощных культур. Территория учхоза «Роща» относится к северному агроклиматическому району Тамбовской области. Закладка опытов проводилась на участках, расположенных в пойме реки Лесной Воронеж. Здесь сформировались пойменные лугово черноземные и черноземно-луговые почвы. Подстилающая порода - пески с глинистыми прослойками. Глубина залегания грунтовых вод - 2,5 м. Плотность нижележащих горизонтов почв опытного участка достаточно высока. Реакция почвенного раствора слабокислая, близкая к нейтральной. Мощность гумусового горизонта невысокая, до 30 см. Почвы имеют высокое содержание поглощенных оснований, высокую степень насыщенности основаниями, большую емкость поглощения. Почвы характеризуются повышенным содержанием фосфора и калия, о чем свидетельствуют показатели таблицы 1,2.
Данные таблицы показывают, что только верхние горизонты имеют удовлетворительную скважистость из-за большой плотности сложения.
Погодные условия 2002 года характеризовались повышенным температурным фоном, при весьма умеренном количестве осадков. Среднемесячная температура воздуха в июне была на уровне среднемноголетних данных, составляла 18,3, а осадков выпало меньше, по сравнению со средними многолетними. Наблюдались резкие перепады среднесуточных температур в июне месяце. Особенно жаркая и сухая погода установилась в июле, среднемесячная температура составила 23,8 С ( среднемноголетняя - 19,9). Максимальная температура днем часто повышалась до 35С. Осадков выпало всего лишь 21,2 мм, что на 50,9 мм меньше средних многолетних данных.
Погодные условия 2003 года характеризовались повышенным температурным фоном, при весьма умеренном количестве осадков. Среднемесячная температура воздуха в мае была чуть больше по сравнению со среднемноголетней (16,4С против 16,2С), в июне температура воздуха была ниже среднемноголетних данных, составляла 13,9, а осадков выпало вдвое больше по сравнению со средними многолетними (117 мм против 51,8 мм). В августе среднемесячная температура воздуха находилась на уровне среднемноголетних данных (18,1С) при повышенном количестве выпавших осадков - 116,7 мм, по сравнению со среднемноголетним количеством осадков 55,2 мм.
В 2004 году температурные условия воздуха соответствовали среднемноголетним показателям в течение вегетационного периода, но количество выпавших осадков в 2004 году в два раза меньше по сравнению со среднемноголетними показателями; только в июле месяце количество выпавших осадков было на 20 мм меньше среднемноголетних данных.
Материал и методы проведения экспериментальных исследований
Приспособительные реакции растений к новым условиям обитания осуществляются посредством перестройки обмена веществ, что находит отражение в химизме растений. Представление о характере адаптационной изменчивости можно составить на основе данных о содержании в органах растений наиболее важных органических веществ, активности окислительно-восстановительных процессов.
Местные экологические условия благоприятны для синтеза аскорбиновой кислоты и других веществ, характеризующихся высоким восстановительным потенциалом. Отмечено высокое содержание витамина С в плодово-ягодных культивируемых и дикорастущих растениях. В таблице 8 представлена характеристика перспективных по биохимическому составу сортообразцов капусты китайской и пекинской (среднее за 2002-2004 гг).
Содержание аскорбиновой кислоты у контрольного образца китайской капусты Веснянка (75,59 мг%) меньше, по сравнению с исследуемыми образцами. Наименьшее содержание аскорбиновой кислоты было отмечено у образца Бансаи - 64,22 мг%, высокое содержание у сортообразцов Оорина-97,23 мг%, Сэнпаку Таисаи - 98,88 мг%.
У капусты пекинской содержание витамина С в исследуемых образцах практически одинаковое и составило 54,12 мг% - Харукома, 55,14 мг% -Дайфуку, 56,22 мг% - Дайфуку Чоуки, Дайфуку 75 - 66,14 мг%, у контрольного образца Ника содержание -32 мг%.
Исследования показали, что у интродуцированных овощных культур происходит значительное увеличение содержания аскорбиновой кислоты в листьях и других органах в первый год и повышение при дальнейшей репродукции семян. Известно, что высокая концентрация аскорбиновой кислоты в ассимилирующих органах оказывает благоприятное воздействие на фотосинтетические процессы растений, водообмен, участвует в фосфорилировании, фотовосстановлении хлорофилла (Спиридонова, 1968). Эндогенными факторами, влияющими на синтез аскорбиновой кислоты, является достаточно интенсивный фотосинтез, продукты которого, в частности сахара, используются на образование аскорбиновой кислоты. Высокую концентрацию аскорбиновой кислоты в листьях следует рассматривать у интродуцированных культур как приспособительную реакцию к климатическим условиям.
Растворимые сахара в том или ином количестве находятся в любом растении. Они являются первым продуктом фотосинтеза. Сахара используются растением для различных процессов. Содержание Сахаров и качественный состав их весьма разнообразен. Широко распространены в основном 3 сахара: моносахара (глюкоза и фруктоза) и дисахара (сахароза). При одном и том же количественном содержании Сахаров у разных видов и сортов растений качественный состав их неодинаков.
Общее содержание сахара у сортообразцов капусты китайской изменяется в пределах от 2,51% - Синобу Фуюна до 5,62% - Оорина, у контрольного образца содержание сахара - 2,82%. У большинства образцов общее содержание сахара не превышает 3,5%, только у 5 образцов содержание сахара более 3,5%: Васэ Абурана -3,8%, Бансаи - 4,55%, Оорина - 5,62%, Оосакина - 3,8%, Хиросимана- 3,8%.
В контрольном образце капусты пекинской содержание общего сахара - 2,41 %, исследуемые образцы капусты пекинской не отличались высоким содержанием сахара, только образец Дайфуку 75 немногим выделялся 3,11%. Содержание сухого вещества в капусте китайской изменялось в широком пределе от 6,2% до 10,6%), наименьшее содержание сухого вещества у сорта Ласточка- 5,4% . У пекинской капусты содержание сухого вещества меньше, по сравнению с китайской капустой от 4,6 до 5,6%.
У большинства исследуемых образцов капусты китайской содержание каротина не выше 2 мг%. По содержанию каротина выделяется образец Син-бансен Абурана - 2,76 мг%, наименьшее содержание каротина отмечено у образца Нагасаки - 1,19 мг%.
В контрольном образце капусты пекинской Ника содержание каротина -1,68 мг%, образец Дайфуку Чоуки превышал контроль - 2,33 мг%, наименьшее содержание каротина отмечено в образцах Дайфуку, Дайфуку 75 -1,28 мг%,
Лимиты изменчивости морфологических признаков капусты китайской и пекинской
Анализ результатов испытания показал, что исследуемые фоны в целом благоприятны для селекции на адаптивность. Условия среды соответствовали анализирующему фону, что дает возможность работы по выявлению полиморфизма среди сортов по продуктивности. В наибольшей степени дифференцирующей способностью среды обладают среды защищенного грунта 1 (срок посева- 1 декада января) и 4 (1 декада марта) среды, наименее эффективны среда открытого грунта 8 (срок посева-2 декада июня) и среда защищенного грунта 5 (2 декада марта).
Наибольшая . степень проявления потенциала по признаку «продуктивность» отмечена в открытом грунте и параметр продуктивности (dk) в этих средах достаточно стабилен. Высокопродуктивна среда 6 (срок посева-3 декада апреля), среды 9 (срок посева-2 декада июля), 7 (срок посева -1 декада июня) обладают средней продуктивностью (7 в меньшей степени), что является благоприятным фоном для селекции на стабильную урожайность.
По уровню параметра относительной дифференцирующей способности среды (Sek) наиболее близки к стабилизирующему фону условия защищенного грунта. Поэтому, в экологическое испытание следует включать и низкопродуктивные среды, какими являются среды защищенного грунта
На заключительных этапах селекции для репрезентативной оценки перспективного селекционного материала необходимо проводить испытания на типичных фонах. В наших исследованиях этот параметр (tk) являлся самым нестабильным. По результатам нашего испытания высокий уровень типичности отмечен у 1 (среда защищенного грунта) и 9 (среда открытого грунта) фонов, несколько низшими являются фоны 2 и 6, фон 8-низкотипичный, остальные фоны - среднетипичны.
Комплексным показателем пригодности среды является показатель Рк-предсказуемость среды. По этому параметру лучшими явились 1, 9, 2 фоны, которые были более типичны и обладали большим дестабилизирующим эффектом среды.
В итоге испытания 8 сортов в 9 средах в меняющихся условиях среды (посевузимней теплице с интегрированной среднесуточной температурой воздуха ±20С, влажностью воздуха 80%, при естественном освещении), в открытом грунте позволили выявить воздействие разных комплексов среды на изучаемые образцы по параметрам стабильности продуктивности.
При проведении исследований нами были изучены параметры адаптивной способности сортообразцов, перспективных для выращивания в условиях ЦЧР (см. табл. 21).
По комплексному параметру СНГ;, характеризующему ценность исходного материала для селекции на адаптивность лучшим оказался сорт Ласточка, обладающий высокой, но не максимальной продуктивностью, и был лучшим по экологической устойчивости (Sgi). Такое сочетание является оптимальным для обеспечения стабильной урожайности в меняющихся условиях среды. Сорт Ласточка экологически пластичен (Ы меньше единицы), мало реагирует на улучшение условий выращивания, зато в худших условиях является лучшим.
К группе среднеадаптивных сортов можно отнести Оосакина и Хиросимана, так как они обладают экологической устойчивостью (bi меньше единицы), а также сочетанием средней продуктивности со средней в данном опыте относительной стабильностью (Sgi).
Наименьшая относительная способность у Сикино Иродори, имеющего низкую продуктивность и значительную экологическую пластичность (bi больше единицы), т.е. положительно реагирует на улучшение условий среды.
Остальные образцы (Мибуна, Сэнсудзи Кйо Мидзуна, Син-бансэи Абурана, Сэппаку Таисаи) относятся к группе со средним уровнем Sgi.
К группе сортов интенсивного типа относятся Сэппаку Таисаи, Сикино Иродори, Сэнсудзи Кйо Мидзуна - высокоотзывчивые на изменения условий среды (bi больше единицы). Они же имеют наивысшие показатели специфической адаптивной способности (САСІ), т.е. реагируют на условия определенной среды. У Сэппаку Таисаи положительная реакция на условия 6-й среды; Сэнсудзи Кйо Мидзуна - положительная реакция на условия 1, 2, 4, 5 сред.
Экологическая изменчивость всех образцов за исключением сорта Ласточка значительная, особенно высокий уровень у Сэппаку Таисаи -положительно реагирующего на изменения условий среды и у Сикино Иродори - отрицательно реагирующего на изменения условий среды. Высокой общей адаптивной способностью выделяется Сэппаку Таисаи. Наивысшей селекционной ценностью (СЦГ() характеризуется сорт Ласточка, сочетающий высокий потенциал продуктивности с экологической устойчивостью.
Похожие диссертации на Интродукция новых овощных культур семейства капустные в ЦЧР
