Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 10
1.1. Современное состояние вопроса 10
1.1.1. Влияние солнечного излучения на рост и развитие растений 11
1Л .2. Периоды развития светокультуры растений 17
1.1.3. Источники искусственного излучения 18
1.2. Биология и агротехника выращивания томата в защищенном грунте 20
1.2.1. Происхождение и народно-хозяйственное значение 20
1.2.2. Морфобиологические особенности и требования к условиям произрастания 22
1.2.2.1. Морфологические особенности 22
1.2.2.2. Биологические особенности и требования к условиям произрастания 26
1.2.3. Онтогенез растений томата в защищенном грунте 33
1.2.4. Особенности выращивания томата в защищенном грунте 37
1.2.4.1. Культурообороты 37
1.2.4.2. Агротехника выращивания томата в зимних теплицах 40
Глава 2. Методика и условия проведения исследований 53
2.1. Цель и задачи исследований 53
2.2. Исходный материал, условия и методика исследований 53
2.2.1.Исходный материал 53
2.2.2.Условия проведения исследований 58
2.2.3.Микроклиматические условия в теплицах 62
2.2.4.Методика исследований 64
2.2.5.Агротехника в опытах 66
Глава 3. Подбор перспективных гибридов томата для светокультуры 71
3.1. Влияние условий освещенности на рост и развитие растений 71
3.2. Архитектоника томатного растения и формирование репродуктивных органов 74
3.3. Продуктивность и динамика поступления урожая 91
3.4. Структура урожайности 94
3.5. Биохимический состав и качество продукции 95
3.6. Оценка устойчивости гибридов томата к болезням и поражению вредителями 97
Глава 4. Разработка сортовой агротехники для перспективных гибридов томата 100
4.1. Влияние различных сроков посева на формирование урожая, продуктивность и динамику поступления продукции 100
4.2. Влияние оптимальной густоты стояния стеблей на продуктивность и качество плодов у лучших гибридов 110
4.3. Экономическая оценка изучаемых агроприемов 116
4.3.1. Экономическая эффективность выращивания томата при различных сроках посева 116
4.3.2. Экономическая эффективность выращивания томата в условиях светокультуры при разном количестве стеблей на 1 м2 117
Глава 5. Перспективы возделывания вишневидных томатов в условиях светокультуры 119
5.1. Морфобиологические особенности 119
5.2. Урожайность, динамика поступления и качество плодов минитоматов 121
5.3. Структура урожайности 124
5.4. Экономическая оценка и эффективность
возделывания вишневидных томатов в переходном обороте 125
Глава 6. Экономическая эффективность выращивания томата в условиях светокультуры и целесообразность внедрения в тепличные хозяйства Пермской области нового переходного оборота 126
Выводы
Рекомендации производству
Список литературы
- Влияние солнечного излучения на рост и развитие растений
- Исходный материал, условия и методика исследований
- Архитектоника томатного растения и формирование репродуктивных органов
- Влияние оптимальной густоты стояния стеблей на продуктивность и качество плодов у лучших гибридов
Введение к работе
Глава 1. Обзор литературы 10
1.1. Современное состояние вопроса 10
1.1.1. Влияние солнечного излучения на рост
и развитие растений 11
1Л .2. Периоды развития светокультуры растений 17
1.1.3. Источники искусственного излучения 18
1.2. Биология и агротехника выращивания томата в защищенном
грунте 20
1.2.1. Происхождение и народно-хозяйственное значение 20
1.2.2. Морфобиологические особенности и требования
к условиям произрастания 22
1.2.2.1. Морфологические особенности 22
1.2.2.2. Биологические особенности и требования
к условиям произрастания 26
1.2.3. Онтогенез растений томата в защищенном
грунте 33
1.2.4. Особенности выращивания томата
в защищенном грунте 37
Культурообороты 37
Агротехника выращивания томата
в зимних теплицах 40
Влияние солнечного излучения на рост и развитие растений
Солнечное излучение (радиация), падающее на землю, состоит из электромагнитных колебаний с разной длиной волны. Оптическое излучение, положительно влияющее на растения, по спектральному составу разделено на три части: ультрафиолетовое (295 - 380 нм), видимое (свет) (380 - 780 нм) и ближнее инфракрасное излучение (780 - 1100 нм). Соотношение отдельных участков спектра в солнечном излучении в сильной степени зависит от высоты солнца над горизонтом. По мере увеличения высоты солнца увеличивается доля видимого и ультрафиолетового излучения (J. Seemann, 1957, Зуев В.И., 1982, Тараканов Г.И., 1982).
Наиболее важную роль в жизни растений играет видимая человеческим глазом часть-свет, или фотосинтетически активная радиация (ФАР) (Смирнов Н.А., 1977, Тараканов Г.И., 1982).
На свету в зеленых листьях совершается важнейший физиологический процесс — фотосинтез. Кроме того, он оказывает значительное регуляторное и формообразовательное влияние на растение. Многочисленные исследования показали, что, изменяя спектральный состав оптического излучения, можно произвольно замедлить или ускорить обмен веществ, рост и развитие растений (Клешнин А.Ф., 1954, Прищеп Л.Г., 1976, Прищеп Л.Г. и др., 1980).
Наряду с фотосинтезом под действием видимого излучения в растениях осуществляются такие важные физиологические процессы, как образование хлорофилла, формирование листьев, цветов и плодов, синтез витаминов, ферментов и других веществ. Эти процессы наиболее активно проходят в красном или сине - фиолетовом участках спектра (Китаев И.И., 1954, Прищеп Л.Г., 1980, Федюнькин Д.В., 1988). Имеются сведения, что при пониженной освещенности процесс образования хлорофилла более интенсивно происходит под красным светом, а при высокой - под синим (Клешнин А.Ф., 1954, Леман В.М., 1976, Бойко Л.А., 1986, Федюнькин Д.В., 1988). По мнению ученых J. Seemann., Китаєва И.И. красный свет (600-700нм) способствует интенсивному росту листьев и осевых органов. Высокий ростовой эффект стимулируется фоторецептором - фитохромом. Отсутствие или низкая интенсивность в спектре источника светоизлучения в красной области вьвывает формирование неполноценных генеративных органов. Процессы роста и развития задерживаются.
Синий цвет (400-500 нм) тормозит рост стебля, черешков и поверхности (площади) листьев, что приводит к формированию низкорослых растений с низкой продуктивностью, стимулирует образование белков, морфогенез и переход к цветению растений короткого дня, замедляя развитие растений длинного дня (Брызгалов В.А., 1983, Третьяков Н.Н., 1998, Дайджест «Микроклимат».,2001).
В зелёной области спектра (500-600 нм) формируются вытянутые осевые органы, тонкие листья с меньшим числом клеток и хлоропластов и низким фотосинтезом на единицу площади листа. Продуктивность растений низкая (Зуев В.И., 1982, Дайджест «Микроклимат», 2001).
В растениеводческой литературе принято условное деление ультрафиолетового излучения на длинноволновое и коротковолновое. Коротковолновое ультрафиолетовое излучение, так называемое фитонцидное (от 10 до 280 нм), даже в небольших дозах оказывает очень вредное действие на растения. Длинные ультрафиолетовые лучи (315-380 нм) задерживают вытягивание стебля, повышают содержание некоторых витаминов, а средние ультрафиолетовые (280-315 нм) повышают холодостойкость растений, способствуют процессу их закаливания (ЗуевВ.И., 1982, Брызгалов В.А., 1983).
В средней полосе России зимой излучение с длиной волн короче 306-312 нм отсутствует, и лишь летом в полдень граница ультрафиолетового излучения понижается до 295 нм. В теплицах и парниках, покрытых стеклом, растения даже летом получают только длинноволновые ультрафиолетовые лучи с нижней границей около 340 - 360 нм.
Установлено, что ближнее ИК - излучение также оказывает сильное формирующее действие на растения, которое проявляется главным образом в растяжении осевых органов (стебель, подсемядольное колено). Не все растения одинаково реагируют на длинноволновое излучение (700 - 1100 нм): одни слабо (томаты), другие сильно (огурцы), что мешает их выращиванию в теплицах (Тараканов Г.И., 2002).
В естественных условиях физиологически активное излучение содержится в прямой и рассеянной радиации солнца. Прямой солнечной радиацией называется та часть солнечного излучения, которая доходит до поверхности земли в виде параллельных лучей, идущих непосредственно от солнца. Рассеянной называется та радиация, которая падает на землю после отражения и рассеивания ее молекулами газов воздуха, пылинками, капельками воды и кристаллами льда, находящимися в атмосфере (Гусев М.М., 1972, Овчинников Н.Н., 1972, Брежнев Д.Д., 1977, ЗуевВ.И., 1982).
В практике выращивания растений учитывают суммарную радиацию, включающую оба вида солнечной радиации (Тараканов Г.И., 1982).
Для нормальной жизнедеятельности растений большое значение имеет рассеянная радиация. Число часов, когда прямое солнечное излучение падает на листья, значительно меньше общей продолжительности светлого периода суток. Кроме того, прямая радиация используется лишь частью листьев (к листьям, находящимся в тени и в глубине кроны, прямая радиация не доходит). Для растений более благоприятен спектральный состав рассеянного излучения, около 50 - 60% которого составляет физиологически активное излучение. В прямых лучах солнце при высоте его над горизонтом от 30 до 70 физиологически активное излучение составляет около 35 - 40 процентов (J. Seemann, 1957,ЭделыптейнВ.И., 1962).
Исходный материал, условия и методика исследований
Изучение светокультуры томата в условиях Пермской области проводится впервые. Опыта по использованию гибридов в данном обороте нет. В связи с этим для подбора сортообразцов использованы гибриды наиболее широко распространенные для выращивания в других оборотах тепличных комбинатов Пермской области.
Для исследования было использовано 18 гибридов томата первого поколения с различным типом роста, в том числе селекции ВНИИ овощеводства, ССАФ «Ильинична», ССФ «Гавриш», НПФ «Агросемтомс», De Ruiter Seeds (Нидерланды), Synqenta Seeds (Нидерланды). Характеристика изучаемых гибридов приведена в таблице 2.2.1.1.
Опыт 1. Изучение реакции гибридов томата и влияния условий светокультуры на продуктивность, и качество продукции провели на гибридах различного типа роста: - супердетерминантные - Прекрасная леди (2001 -2004г.г.); - детерминантные - Красная стрела (2001-2004г.г.), Энерго (2001-2004г.г.); - полудетерминантные - Подмосковный (2001-2003 г.г.), Арлекин (2001-2003 г.г.); - индетерминантные с вегетативным типом роста (2001-2004 г.г.) -Страус, Диво, Васильевна, Франт, Титаник (2001-2003 г.г.), Кентавр; - индетерминантные с генеративным типом роста (2001-2004 г.г.) -Кунеро (2001-2002 г.г.), Фараон, Адмирал, Раиса (2002-2004 г.г.), Евпатор.
За контрольный вариант принят в группе детерминантных гибридов -Fi Красная стрела, в группе индетерминантных - Fj Фараон, районированные в регионе.
Опыт 2. Определение оптимального срока посева проводили на: детерминантных гибридах - Красная стрела, Энерго, Прекрасная леди; индетерминантных - Фараон, Кентавр, Диво. Контрольным сроком служил посев 2 августа, испытываемые сроки -10, 18 августа.
Опыт 3. Изучение влияния плотности стеблей на 1 м на урожайность проводили на гибридах: Энерго (2,2; 2,5; 2,75; 3,0 шт/м ); Диво (2,0; 2,2; 2,5; 2,7 шт/м). Увеличивали плотность растений за счет количества дополнительных стеблей. За контроль принята плотность стояния стеблей -2,2 шт/м
Опыт 4. Коллекцию вишневидных томатов изучали на гибридах Попугайчик, Бусинка (2002-2004 г.г.).
Исследования проводили в Федеральном Государственном Унитарном Дочернем предприятии Тепличный комбинат «Пермский» в зимней блочной теплице ТП 810-99, общей площадью 10000 м, оборудованной лампами ДНАЗ-350 для дополнительного освещения, уровень облучения 8-12 клк, мощность облучения 130 Вт/м , продолжительность облучения 16 часов в сутки (рисунки 2.2.2.1., 2.2.2.2.).
В 2001-2002 годах выращивание растений проводили на грунте, состоящем из 70% низинного торфа и 30% древесных опилок - (по объему). Мощность слоя 25-30 см, содержание органического вещества 25-30 %.
В 2002 году в тепличном хозяйстве была внедрена новая прогрессивная малообъемная технология. В этой связи опыты в 2002-2004 годах закладывали по малообъемной технологии (рисунок 2.2.2.3.). Растения высаживали в лотки, наполненные следующим составом: торф верховой 60%, древесные опилки 40%, по объему. Объём питательного субстрата - 8 литров на одно растение. Подача питательного раствора - через капельницы.
Уровни содержания основных элементов питания, мг/л:-рассадный период и начальный период выращивания: N общ- 60-80, Р - 10-15, К - 120-160, Mq - 40-50, Са -150-250, рН - 5,5-5,8, Ее - 2,0-2,2; -период плодоношения: Ыобщ- 100-120, Р - 15-20, К - 200-210, Mq - 80-90, Са- 150, рН-5,5-6,2, ЕС- 1,2-2,5.
Архитектоника томатного растения и формирование репродуктивных органов
Интенсивный рост отмечен у индетерминантных гибридов. Длина главного стебля составила 206 - 267 см, что соответствует характеристике индетерминантных гибридов. По данным исследователей Папоновой И.Т., (1964), Мезенцевой А.И. и др. (1980), Тараканов Г.И. (1982), Юриной А.В. (1989) индетерминанты характеризуются сильным вегетативным ростом и высокой ремонтантностью. Более мощные растения отмечены у Fi Титаник, Fi Кунеро, высота около 270 см. У детерминантных гибридов длина главного стебля составляла 156-194 см, исключением является полудетерминантный гибрид Арлекин, длина растений которого составляла 264 см (группа характеризуется ослабленным проявлением детерминантности).
Условия выращивания заметно повлияли на закладку первого соцветия, которое было не характерным для изучаемых гибридов. Большинство исследователей (Шаин С.С., 1963, Брежнев Д.Д., 1964, Роктанэн Ж.Л., 1967, Кружилин А.С., 1972, Geisler, 1979, Гавриш С.Ф., 1987) указывают на то, что при низкой интенсивности света соцветия закладываются выше, чем обычно, количество листьев между соцветиями увеличивается. На недостаточные условия освещенности в большей степени отреагировали детерминантные гибриды. Нами отмечено, что при посеве в августе первое соцветие у данной группы закладывалось достаточно высоко, вместо 7-8 даже над 9-10 листом, между первым, вторым и последующими соцветиями было от 1 до 4 листьев. У индетерминантных гибридов наблюдалась обратная картина, первое соцветие сформировалось над 7-10 листом, а у Fi Раиса даже над 6 листом, количество листьев между первым, вторым и последующими соцветиями от 1 до 5 листьев, что не соответствует селекционной характеристике.
Количество листьев на растении и их число, приходящееся на 1 соцветие, у разных групп также отличалось. Так у детерминантных гибридов их общее количество - 31, а у индетерминантных - 39. На одно соцветие у первой группы приходилось 2,4 листа, а у второй 3,5 листьев (таблица 3.2.2.).
Закладывалось разное количество соцветий на растениях. В целом у группы детерминантных гибридов насчитывалось 12-15 соцветий, у индетерминантной 10-13, что подтверждает скороспелость детерминантных гибридов. Наибольшее их количество отмечено нами у детерминантного Fi Энерго- 15.
Формирование урожая на соцветиях у растений обеих групп в течение сезона существенно менялось. Оптимальные условия для роста и развития растений при выращивании рассады положительно повлияли на завязываемость соцветий. Наблюдалась тенденция, характерная для всех гибридов: более высокое плодообразование на первых трех соцветиях у детерминантных гибридов, и первых пяти у индетерминантных гибридов -(рисунки 3.2.1., 3.2.2., приложение 6). Завязываемость первых соцветий почти у всех гибридов была от 8 до 27% выше, чем у соцветий, которые заложились после высадки растений на постоянное место (рисунок 3.2.3.). Завязываемость у всех гибридов была достаточно высокой от 66 до 87 % (рисунок 3.2.4.).
Самая высокая завязываемость, в целом на растении, отмечена у двух гибридов: в группе детерминантных у Fj Арлекин - 87 %, в группе
Одним из основных условий для роста и развития растений является освещенность. Анализируя данные, полученные за 2002-2004 годы, можно сделать вывод, что при ухудшении световых условий завязываемость соцветий снижается, особенно сильная реакция наблюдается у индетерминантных гибридов (завязываемость соцветий прямо пропорциональна снижению освещенности), что подтверждает высказывания многих исследователей (Шаньгина З.И. (1957), Брежнев Д.Д. (1964), Роктанэн Ж.Л. (1967) Александрова Л.С. (1970), Морев В.В. (2003)), которые утверждают, что ослабление интенсивности освещения в этот период, как правило, приводит к нарушению репродуктивных процессов.
Плодообразование в соцветиях у детерминантных гибридов, по нашему мнению, связана с периодичностью плодоношения. При наливе плодов на первых 4-х и 8-м - 10-м соцветиях снижалась завязываемость плодов на следующих по порядку 5-м - 8-м и 11-м - 13-м соцветиях, (рисунок 3.2.6.)
Условия освещенности оказывают влияние не только на формирование продуктивных органов, но и на продолжительность цветения соцветий. По данным Алпатьева А.В. (1976), Брежнева Д.Д. (1977), Тараканова Г.И. (1982) соцветие в среднем цветет 10-20 дней. Нами установлено, что продолжительность цветения соцветий в условиях светокультуры составляет у растений детерминантных гибридов в среднем 18,4 дня (от 15 до 22 дней), у индетерминантных - 17,1 день (от 13 до 27 дней) (рисунок 3.2.7.). Более длительный период цветения соцветий у детерминантных гибридов, по нашему мнению связан с большим числом соцветий и одновременным наливом плодов в них. Напротив, у индетерминантной группы нами отмечено меньшее количество сформировавшихся соцветий и более ровное плодоношение.
Влияние оптимальной густоты стояния стеблей на продуктивность и качество плодов у лучших гибридов
Экономическое положение тепличных комбинатов не только Пермской области, но и по всей России критическое. Большинство тепличных хозяйств из-за плохого технического оснащения не могут компенсировать производственные затраты. Из высоко рентабельных они превратились в убыточные. Наибольший процент в себестоимости отечественных овощей составляет доля энергетических затрат 70-75 %, причем цены за период с 2000 по 2004 годы на энергоносители возросли в 4,5 раза, а цены на реализацию овощей лишь в 1,5 раза.
Кроме плохого материально-технического обеспечения отрасли на такое положение дел влияет и то обстоятельство, что в хозяйствах идет большая сортосмена, ежегодно хозяйствам предлагается огромный выбор новых гибридов, но не предоставляется технологии их выращивания. Поэтому, урожайность овощных культур низкая.
Для того чтобы выйти из такой ситуации необходимо расширять ассортимент возделываемых культур, внедрять в производство новые технологии, которые бы обеспечили высокорентабельное производство овощей и решили проблему круглогодового обеспечения населения витаминной продукцией. В Пермской области с ее коротким безморозным периодом тепличные овощи во все времена года пользуются повышенным спросом. Вкусовые качества продукции высокие, а цены значительно ниже завозимых из-за рубежа. В 2001 году мы одни из первых в России апробировали светокультуру томата. Уже в первый год нами были получены обнадеживающие результаты. Урожайность выделившихся гибридов томата составила у детерминантного гибрида Энерго в 2001 году -11,5 кг/м , в 2002 году-15,0 кг/м , в 2003 году-10,5 кг/м , у индетерминантного Диво соответственно 12,6, 13,5, 12,0 кг/м . Производственная проверка проведенная на ТК Пермский в 2001-2004 годах подтвердила данные результаты. Урожайность в переходном обороте составила от9,0до 13,0 кг/м погодам.
Новый оборот обеспечит круглогодичное поступление продукции томата по месяцам (ноябрь-февраль) (таблица 6.1.). Выращивание растений в зимнее время с использованием дополнительного облучения - энергоемкий процесс. Для организации светокультуры необходимы первоначальные вложения для закупки и монтажа светотехнического оборудования.
Рассматривая структуру затрат, при выращивании томата видно, что их общее количество составило 462-14 руб/м . Большая доля из всех статей приходится на электроэнергию - 32% и теплоэнергию - 25% (рисунок 6.1.).
Следует учитывать, что при эксплуатации ламп светоотдача ежегодно снижается, к четвертому году остается 60 %, требуются дополнительные затраты на частичную или полную замену ламп.
Несмотря на большие капиталозатраты анализ экономической эффективности за 3 года исследований показал, что выращивание томата во внесезонное время, с дополнительным облучением, не только оправданно, но и прибыльно (таблица 6.2.). При урожайности крупноплодных гибридов "У 0 0 от 9,2 до 12,7 кг/м прибыль составила от 149,14 руб/м до 315,28 руб/м , рентабельность от 36 до 65 %.
Однако некоторые гибриды при более низкой урожайности являются более рентабельными, имея наибольший выход продукции в месяцы с более высокой ценой реализации. Так детерминантные гибриды Fi Подмосковный и Fj Арлекин при урожайности 11,8 кг/м2 и 11,1 кг/м2, более низкой, чем у Fi Энерго являются более рентабельными. Рентабельность 63 и 59 %, соответственно. В группе индетерминантных гибридов более рентабельными являются Fj Титаник, Fi Евпатор, Fj Адмирал, Fj Франт, Fi Васильевна, Fi Кентавр. Рентабельность 63 %, 56 %, 55 %, 54 %, 53 %, 53 %, соответственно.
