Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Краткая история развития и современное состояние культуры земляники 6
1.1. История возделывания и селекции 6
1.2. Ботаническая и биологическая характеристики видов земляники 10
1.3. Урожайность земляники как производное потенциальной продуктивности и экологической устойчивости 18
Глава 2. Условия, объекты, методика, цель и задачи исследований. 32
2.1 .Почвенно-климатические условия проведения исследований 32
2.2.Объекты и методика исследований 41
2.3. Цель и задачи исследований 44
Глава 3. Морфо-биологический мониторинг коллекции сортов земля ники. 46
3.1. Фенотипическая характеристика сортов в условиях Центрально-Черноземного региона. 46
3.2. Фенологические особенности сортов земляники в зависимости от климатических условий зоны 72
3.3. Поражение болезнями и вредителями 84
Глава 4. Сортовая специфика реакции земляники на изменение температурного и водного режимов 92
4.1 .Устойчивость к негативным факторам осенне-зимнего периода 93
4.2. Устойчивость цветков и завязей к весенним заморозкам 97
4.3. Оценка качественного состава и жизнеспособности пыльцы земляники в зависимости от биологических особенностей сорта и климатических условий произрастания 100
4.4. Активность корневой системы 105
Глава 5. Сортовые характеристики восстановительной способности и фотосинтетической активности листьев земляники. 113
5.1. Восстановительная способность листовой поверхности 113
5.2. Продуктивность фотосинтеза 120
Глава 6. Урожайность и качество ягод 124
6.1. Анализ слагаемых продуктивности 124
6.2. Качественная характеристика ягод 130
6.3. Оценка сортов земляники по урожайности 137
6.4. Влияние особенностей выращивания на урожайность и качество ягод 144
Глава 7. Экономическая эффективность производства ягод земляники 148
Выводы 150
Рекомендации для селекции и производства 152
Список использованной литературы 153
Приложения 181
- Ботаническая и биологическая характеристики видов земляники
- Фенологические особенности сортов земляники в зависимости от климатических условий зоны
- Оценка качественного состава и жизнеспособности пыльцы земляники в зависимости от биологических особенностей сорта и климатических условий произрастания
- Влияние особенностей выращивания на урожайность и качество ягод
Введение к работе
Земляника является одной из наиболее значимых культур в ягодовод-стве. Высокий адаптивный потенциал рода земляники позволяет выращивать ее в регионах с различным климатом. В настоящее время земляника культивируется практически во всем мире - странах Европы, Азии, Америки, Африки, Австралии. (Hancoch, Scott, 1988; Lewin, Gene, 1994). К несомненным достоинствам этой культуры следует отнести высокую рентабельность ее возделывания, вызревание в ранние сроки и десертный вкус ягод.
Экономическая значимость земляники обуславливает увеличение объема производства этой культуры. В связи с этим большое внимание уделяется сортам интенсивного типа - высокопродуктивным и скороплодным, способным обеспечить гарантированный урожай ягод высокого качества (Козлова, 2001; Манаенкова, 2001; Трунов, 2001).
Ботаническая и биологическая характеристики видов земляники
Все виды земляники и клубники относятся к семейству Розоцветные или Розовые (Rosaceae В. Juss) и принадлежат к роду земляники (Fragaria L.). В настоящее время род Fragaria насчитывает 45 различных видов земляники.
Земляника - это многолетнее травянистое растение с подземным корневищем, верхушки которого выступают на поверхности почвы и образуют розетки тройчатых прикорневых листьев. Цветоносный стебель однолетний, несет соцветие - щиток или полузонтик. Цветки и чашечка 5-лепестная, под-чашие, срастающееся с цветоложем. Цветоложе, разрастаясь, образует ложный сочный плод, называемый ягодообразной многосемянкой. В действительности это соплодие, а настоящие плоды земляники - мелкие семянки, расположенные на поверхности разросшегося цветоложа (Катинская, 1961; Белов, Чухляев, 1989).
В культуре и в создании сортов наибольшее значение имеют земляника лесная (F. viridis Duch.), земляника восточная (F. orientalis Los.), клубника европейская ( F. moshata Duch.), земляника виргинская (F. virginiana Duch.), земляника чилийская (F. chiloensis Duch.), земляника овальная (F. ovalis Ridb.) и земляника ананасная (F.x ananassa Duch.) (Зубов, 1983, 1995).
Биологические особенности земляники позволяют с успехом выращивать ее в различных природно-климатических условиях. Она возделывается на всех континентах мира. В России землянику культивируют повсеместно, от северных до южных районов, включая Сибирь (Михайлов, 1947; Лихонос, 1954; Катинская, 1961, Куперман, 1977; Зубов, 1983 и др.).
Земляника ананасная - вечнозеленое травянистое растение. Надземная часть ее представлена совокупностью разного возраста стеблей и листьев. Стебель короткий, в высоту не растет, т.е. растение не имеет центрального стебля и верхушечного роста. Каждый новый стебель, или рожок, развивается сбоку у основания прироста предыдущего года из спящей почки. Обычно на стебле-рожке предыдущего года вырастают два новых рожка, реже - три. С возрастом количество рожков в зависимости от сорта и агротехники может достигать 30 и более. Массовое образование рожков происходит во второй половине лета, после сбора урожая; весной рожки нарастают слабо. Поступательный рост рожков незначительный (0,5-2 см), но они относительно хорошо могут расти в толщину. При этом в рожках накапливается большое количество крахмала, что способствует повышению зимостойкости растения (Метлина, 1981; Соловьева, 1982; Пантеев, 1986; Бурмистров, 1985).
Каждый стебель-рожок имеет верхушечную и боковые пазушные почки, розетку листьев и придаточные корни, которые поставляют необходимые питательные вещества в первую очередь молодым рожкам, закладывающим урожай будущего года. Из верхушечной и первой пазушной почки, реже из второй, в дальнейшем развиваются цветоносы, из нижних пазушных почек -вегетативные побеги, или усы, которые являются основными органами размножения земляники, в неблагоприятных условиях верхушечная почка может остаться вегетативной (Уоринг, 1984; Белов, Чухляев, 1989; Пота-пов,2000).
Жизнедеятельность куста земляники в процессе вегетации имеет свои особенности. После таяния снега при наступлении плюсовой температуры воздуха земляника трогается в рост. Перезимовавшие зеленые листья начинают активную ассимиляцию. При температуре воздуха +5... 7С отрастают новые, так называемые весенние листья, а зимние постепенно отмирают. В это время заканчивается окончательное формирование цветков в почке - образуется пыльца и зародышевые мешки. В период созревания ягод образование листьев прекращается и возобновляется лишь после сбора урожая (Шитт, 1958, Землянухин, 1964; Зубов, 1972; Метлицкий, 1998). Образующиеся новые летние листья играют важную роль в развитии земляничного растения, так как обуславливают урожай будущего года. К этому времени органические и минеральные вещества, находившиеся в весенних листьях, перейдут в корневище, где будут использованы растением для дальнейшей жизнедеятельности (Землянухин, 1956; Чирятьева, 1965; Сытник, 1978). Продолжительность жизни весенних и летних листьев 30-70 дней. Поэтому летом необходим тщательный уход за плантацией (внесение удобрений, полив и т.д.) (Бисти, Фоменко, 1997; Ежов, 2000).
К началу формирования плодовых почек у земляники (конец августа -начало сентября) длина дня составляет 10-12 часов. Летние листья отмирают и появляются осенние, рост которых заканчивается при температуре ниже 5 С. Благоприятные условия перезимовки, наличие высокого и рыхлого снежного покрова обеспечивают сохранность большого числа осенних листьев, которые продолжат свою деятельность весной будущего года. Продолжительность жизни таких листьев до 240 дней (Круглова, 1956; Катинская, 1961; Сытник, 1966).
Отмершие летние листья образуют мульчу, хорошо предохраняющую корневую систему земляники от морозов.
В верхушечных почках однолетних рожков происходит закладка и дифференциация цветоносов и цветков с момента начала дифференциации конусов нарастания новых. На этот процесс решающее значение оказывает хороший уход за растениями. Отмечены многочисленные случаи плохой закладки генеративных почек у большинства сортов при засушливом летне-осеннем периоде (Кугачева, 1954). Установлено также, что для нормального цикла закладки и развития генеративных почек требуется продолжительность светового дня 10—12 ч и ночная температура воздуха +5...8С. Закладка генеративных почек происходит в сентябре — октябре, причем более старые или рано начавшие рост рожки и сорта раннего срока созревания образуют их первыми (Зубов, 1979; 1984; Куминов, 1972). Разница в сроках закладки генеративных почек между разновозрастными рожками может достигать 2 недели. Такая неодновременность может сохраняться в ходе цветения и созревания ягод на следующий год. По данным СВ. Пустоваловой (2001), начало закладки цветковых почек в условиях г. Мичуринска у разных сортов отмечалось в разные сроки от 25 августа по 15 сентября. Изучив коллекцию сортов, она выделила среди них по срокам закладки цветковых почек 5 групп: ранние (25 августа), средне-ранние (30 августа), средние (5 сентября), средне-поздние (10 сентября) и поздние (15 сентября).
Фенологические особенности сортов земляники в зависимости от климатических условий зоны
Изучение сроков наступления фенологических фаз в зависимости от метеорологических условий дает возможность установить агробиологические особенности сортов, определяющие их соответствие сезонному ритму данного климата, ареал возделывания и обоснованность проведения различных аг-ромероприятий. Оценка экологической устойчивости и продуктивности породы и сорта также не может быть сделана без сопоставления их биологических возможностей с агроклиматическим потенциалом территории. У земляники в годичном цикле развития различают следующие фазы вегетации (фенофазы): 1. Весенний рост. В эту фазу происходит бурный рост листьев, корней, цветков и стеблей без сердечек. 2. Цветение и завязывание ягод. Фаза характеризуется замедленными темпами роста листьев и корней, цветением и формированием зеленой завязи и проходит в течение первых двух декад июня. 3. Рост и созревание ягод. Для этой фазы характерны приостановка ростовых процессов вегетативных органов, рост и созревание ягод. 4. Летний послеуборочный рост. В эту фенофазу возобновляется и происходит рост листьев, боковых стеблей, усов и корней. 5. Закладка генеративных органов и подготовка к зиме. Она характеризуется затуханием ростовых процессов, накоплением пластических веществ, началом морфологической дифференциации цветочных почек и закалкой растений. 6. Период относительного покоя растений характеризуется пониженной жизнедеятельностью растений и продолжается в холодный период. Факторы окружающей среды могут влиять на длительность прохождения отдельных фенофаз, уменьшение или увеличение роста отдельных органов растения и т.д. (Драгомир, 1987). Погодные условия за годы исследований (1997-2002 гг.) в значительной степени различались по температурному и водному режиму, что позволило наиболее достоверно оценить фенологические характеристики указанных сортов.
Сроки наступления той или иной фенологической фазы связаны с наследственными особенностями растений и условиями их обитания. Начало вегетации растений в зависимости от погодных условий значительно колебалось по годам. Однако существует и общая закономерность — начало вегетации наступало практически одновременно у сортов с различными сроками цветения и созревания. Это обусловлено тем, что, в отличие от остальных плодовых и ягодных культур, земляника осенью не заканчивает рост. Он приостанавливается с наступлением устойчивых низких температур. Весной, как только стает снег и установится положительная температура (5-8С), сразу возобновляется рост растения (Катинская, 1961). Таким образом, начало фазы вегетации обусловлено, в первую очередь, температурным режимом весеннего периода. Так, в 1997 г. эта фенофаза началась 10 апреля, в 1998 г. — 15, в 1999г.— 9, в 2000г - 10, в 2001 - 12-18 апреля (вследствие значительного и длительного понижения температуры воздуха в 3 декаде апреля - 1 декаде мая начало фазы вегетации было растянуто во времени, т.е. произошло некоторое «торможение» развития, вызванное низкими температурами воздуха); 2002 год отличался необычно теплой весной - температура воздуха уже в 3 декаде марта достигала 15-18С, что способствовало очень раннему началу вегетационных процессов ягодных культур.
В частности, начало вегетации земляники пришлось на 25 марта. Однако заморозки до ..-8С в 1 декаде апреля несколько затормозили развитие и последующие фазы (начало цветения, начало плодоношения и др.) проходили уже не в столь ранние сроки (начало цветения - 6-15 мая, в зависимости от сорта). Цветение - один из основных этапов формирования урожая у земляники. От его интенсивности, времени и условий, при которых оно проходит, зависит величина будущего урожая. Цветение является одной из важнейших фенофаз в жизни растения, сроки наступления и продолжительность которой колеблются по годам и зависят от генетически обусловленной ритмики внутренних процессов и конкретных условий внешней среды (Литун, 1992; Lewin, Genes, 1994; Иркаева и др., 1998). Фаза цветения начинается во второй половине мая. Началом цветения считают раскрытие первых цветков на наиболее развитых цветоносах (Фило-софова, 1970). Принято считать, что наступление фазы цветения зависит от суммы активных и эффективных температур. Как отмечает Д. Николов (1987), для начала цветения ранних сортов требовалась наименьшая сумма эффективных температур (от 148,9 до 192,3С). Для поздних сортов сумма эффективных температур составляла 208,7 — 262,3С. Ю. Катинская (1961) указывает, что рано созревающие сорта в период, предшествующий цветению, требуют 130-235С эффективных температур, сорта среднего срока созревания — 223-276С, поздние — 255-353С. У изучаемых нами сортов земляники сроки наступления цветения изменялись по годам в зависимости от погодных условий весеннего периода и температурного режима прошедшей зимы. За годы изучения сумма среднесуточных температур от момента перехода их через +5 С до начала цветения земляники колебалась в среднем по сортам от 286,9до 588,7С (рис. 1), а сумма эффективных температур - от 163,9 до 289,8С (рис. 2). Коэффициент варьирования сумм среднесуточных температур, необходимых для зацветания земляники, по годам был несколько больше коэффициента варьирования сумм эффективных температур. Таким образом, оба эти показателя достаточно пригодны в качестве параметров для определения фенофаз начала, полного и окончания цветения.
Оценка качественного состава и жизнеспособности пыльцы земляники в зависимости от биологических особенностей сорта и климатических условий произрастания
Низкие температуры оказывают значительное негативное влияние на прорастание пыльцы у сортов земляники. Нами проведено сравнение жизнеспособности и энергии прорастания пыльцы сортов земляники: К-106, Гея, Лировидная, Корона, Кардинал, Зефир, Дочь Награды в 1999 и 2001гг. с аналогичными показателями после мартовских повреждений в 1998г. и после майских заморозков 2000г. Контролем служил сорт Фестивальная. Сравнение жизнеспособности пыльцы, взятой из цветков, не поврежденных заморозками, с жизнеспособностью пыльцы из поврежденных цветков показало, что общий процент прорастания пыльцы у поврежденных цветков ниже, нежели у здоровых.
Анализ полученных данных показал, что за годы исследований наилучшие условия для жизнеспособности пыльцы сложились в 2001г. Условия 3 декады апреля - 1-2 декад мая были оптимальными по температуре и влажности воздуха режиму для жизнеспособности пыльцевых зерен. Достаточно благоприятным был, также и 1999г., тогда как 1998 и, особенно, 2000г.г. были экстремальными (рис.16). По сортам наблюдались следующие различия: наиболее сильно отреагировали на заморозки сорта Гея, Лировидная и Корона, количество проросших пыльцевых зерен у которых уменьшилось на 74, 84 и 82% соответственно; тогда как у сортов Зефир и К-106 - на 54 и 62% соответственно.
Следует подчеркнуть, что майские заморозки оказались более губительны для генеративной сферы, нежели мартовские. Это связано, по-видимому, с тем, что в марте пыльники и рыльца находилась внутри нераскрывшихся бутонов, тогда как заморозки 9-10 мая пришлись на полностью раскрывшиеся цветки ранних сортов. В то же время, зрелая пыльца меньше подвержена повреждениям низкими температурами, нежели несформировавшаяся - т.е. в 1998 г. наиболее значимые повреждения были нанесены генеративным органам в зимний период, когда после глубоких оттепелей (до +8С) наблюдалось понижение температуры воздуха до ... .-25С.
Нами была исследована структура пыльцы с точки зрения размера пыльцевых зерен. Установлено, что наибольший процент средних пыльцевых зерен имеют сорта К-106, Зефир; наименьший - сорта Лировидная и Гея (рис.17). Однако, сравнительный анализ размера пыльцевых зерен и их устойчивости к неблагоприятным факторам (в частности к низкой температуре), показал, что большей жизнеспособностью обладали нормальные пыльцевые зерна среднего размера. Именно большой процент подобных пыльцевых зерен обеспечил, по нашему мнению, высокую устойчивость к заморозкам пыльцы сортов Зефир и К-106. Другие сорта имели в процентном отношении либо очень большое количество крупных зерен, либо мелких.
Мелкие пыльцевые зерна, по результатам наших анализов, обладают более низкой энергией прорастания и следует полагать, что они в меньшей степени участвуют в процессе оплодотворения и завязи урожая (табл.7.). Пыльцевые зерна среднего размера обладают самой высокой энергией прорастания и достаточно устойчивы к повреждению низкими температурами (рис. 18). Таким образом, по нашему мнению, более высоким потенциалом урожайности обладают сорта, имеющие больший процент пыльцевых зерен средней величины.
Рост и развитие надземной части растений непосредственно зависят, в первую очередь, от активности корневой системы. Именно она ответственна за подачу метаболитов к растущим частям, и нарушение деятельности корневой системы влечет за собой нарушения роста стебля и листьев растений, физиологические хлорозы, некрозы и даже гибель надземной части растения. Нормальную деятельность корневой системы обеспечивают, прежде всего, оптимальные погодные условия (температура и влажность почвы) и агротехнический уход (достаточная аэрация, поддержание насыщенности питательными веществами и др.) (Трунов, 1995, 1999).
Влияние особенностей выращивания на урожайность и качество ягод
Общая продуктивность насаждений земляники складывается из следующих компонентов: сорт, тип рассады, схема посадки, агротехника возделывания (Трунов,2001; Манаенкова, Панова, 2001 и др.). По данным ряда исследователей землянику можно выращивать на почвах различного гранулометрического состава, если они воздухопроницаемые, не слишком сырые или, напротив, сухие достаточно теплые. Лучшими для нее являются черноземы, легкие суглинистые и супесчаные почвы с хорошими физическими свойствами. По отношению к почвенному плодородию земляника является очень требовательной культурой (Трунов, 1999, Панова, 1990). Важным агротехническим приемом, влияющим на продуктивность земляники, является использование различных мульчирующих и защитных материалов (Козлова, 2001). Значимым фактором, обеспечивающим получение высоких урожаев, является качество рассады, которой закладывается плантация.
По данным ряда авторов (Манаенкова,2001; Панова, 1990 и др.) оптимальными физиологическими параметрами посадочного материала земляники являются: диаметр корневой шейки- 10-15мм длина основной массы корней - 7 см количество листьев - 5шт. общая площадь листьев на 1 растение - 250-300 см Полнота реализации потенциальной продуктивности сорта зависит, в том числе, от обеспечения оптимальной площади питания растений. На участке агробиостанции Мичуринского государственного педагогического института нами проведена оценка урожайности и качества ягод зем- ляники различных сортов в зависимости от схемы размещения и выявлены оптимальные. В опыт включены, выделенные на основании предварительных исследований сорта: Амулет, Гардиан, Дочь Награды, Зефир, Корона, К-106, Лировидная, Сюрприз Олимпиаде, имеющие различный габитус куста. Амулет - куст средний, компактный, площадь проекции куста - 136 см усообразовательная способность средняя коэффициент размножения составляет - 1:7,5 Зефир - куст средний, раскидистый, площадь проекции куста - 212 см2 усообразовательная способность высокая коэффициент размножения составляет - 1:12,3 Корона - куст средний, полураскидистый, площадь проекции куста - 159 см усообразовательная способность средняя коэффициент размножения составляет - 1:8,7 Дочь Награды - куст средний, полураскидистый, до компактного площадь проекции куста - 154 см усообразовательная способность средняя коэффициент размножения составляет - 1:7,9 площадь проекции куста - 144 см2 усообразовательная способность средняя коэффициент размножения составляет - 1:9,1 Лировидная - куст средний, компактный площадь проекции куста - 129 см усообразовательная способность средняя коэффициент размножения составляет - 1:9,8 Сюрприз Олимпиаде - куст мощный, полураскидистый площадь проекции куста - 158 см усообразовательная способность средняя коэффициент размножения составляет - 1:10,6 Гардиан - куст мощный, густооблиственный, сильно раскидистый площадь проекции куста - 235 см усообразовательная способность вышесредней, коэффициент размножения составляет - 1:11,8. Были испытаны 3 схемы размещения кустов для каждого из вышеуказанных сортов: стандартная - 25 х 25см; 30 х 30см и сильно разреженная -50 х 50см (рис.36). По результатам исследований выявлено, что для большинства сортов -Дочь Награды, Амулет, Сюрприз Олимпиаде, К-106, Корона - предпочтительна схема размещения 25 х 25см. Следует, однако, отметить, что сорта Амулет, Сюрприз Олимпиаде и К-106 не снижают урожайности при размещении их по схеме 30 х 30см, повышая при этом качество ягод. Для сорта Лировидная предпочтительной оказалась схема размещения 30 х 30см - при данной схеме посадки сорта давали более высокий и качественный урожай. Сорт Гардиан отличается сильно раскидистым габитусом куста, наиболее продуктивной для его оказалась сильно разреженная схема посадки - 50 х 50см. В данном случае возросло не только качество ягод, но собственно урожай. Подобная схема размещения несколько повысила качество ягод у большинства сортов, однако это сопровождалось потерей валовой урожайности. Производство ягод земляники является достаточно рентабельным.
По данным Н.И. Манаенковой (2001) прибыль, получаемая с насаждений земляники, позволяет хозяйствам поддерживать финансовое положение даже в малоурожайные годы по основной культуре (яблоне). В хозяйствах Тамбовской области наиболее распространены сорта Фестивальная (до 80%), Редгонтлет и Кама. Переход на эти сорта в ОПХ ВНИИС им. И.В. Мичурина позволил им в последние годы получать прибыль в 1,5-2 раза выше, чем в специализированном хозяйстве «Ягодное», где основным сортом является Фестивальная. По данным А.С. Косякина (2000) существует резкая разница в себестоимости продукции разных культур: на 1ц яблок затрачивается 100-150руб., крыжовника - 200-300 руб., земляники - 300-400руб.; плоды же косточковых культур, ягоды черной смородины и малины имеют значительно более высокую себестоимость. Достаточная концентрация насаждений, внедрение передовых технологий возделывания и подбор соответствующего сортимента способствует значительному увеличению экономической эффективности производства ягодной продукции. Экономическая оценка сортов дает синтетическую сравнительную характеристику их хозяйственных достоинств, позволяя выделить наиболее выгодные для промышленного (в том числе фермерского) производства и приусадебного возделывания. Используя фактические затраты на выращивание земляники в ОПХ ВНИИС им. И.В. Мичурина, мы рассчитали некоторые показатели экономической эффективности отдельных сортов.
Похожие диссертации на Сортовая адаптивность земляники в условиях Центрально-Черноземного региона
