Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Морфобиологические характеристики и народнохозяйственное значение фасоли (обзор литературы) 10
1.1. Характеристика рода Phaseolus L ." 10
1.2. Характеристика культурных видов 12
1.3. Морфобиологические особенности обыкновенной фасоли 15
1.4. Отношение к условиям среды 21
1.5. Особенности онтогенеза и органогенеза фасоли 27
1.6. Изменчивость морфологических и хозяйственно-ценных признаков фасоли 32
1.7. Характеристика сортов по комплексу хозяйственно-биологических признаков 34
1.8. Народнохозяйственное значение фасоли и распространение 39
Глава 2. Условия, материал и методы исследований 42
2.1. Агроклиматическая характеристика Новосибирской области 42
2.2. Объекты исследований 45
2.3. Методика учетов и наблюдений 46
2.4. Схемы агротехнических опытов 47
2.5. Агротехнические особенности опытов 48
2.6. Погодные условия в годы проведения исследований 48
Глава 3 . Особенности роста и развития сортов фасоли в условиях лесостепи Западной Сибири 51
3.1. Органогенез сортов фасоли в зависимости от условий выращивания 51
3.1.1. Период посев-всходы 55
3.1.2. Период всходы-цветение 61
3.1.3. Период цветение-созревание 66
3.2. Динамика формирования массы зеленых бобов у сортов фасоли 70
3.3. Оценка сортов по комплексу хозяйственно ценных признаков 78
3.3.1. Вегетационный период 78
3.3.2. Морфологические признаки 80
3.3.3. Урожайность и качество зеленых бобов 82
3.3.4. Клубенькообразующая способность 84
Глава 4. Выраженность и изменчивость хозяйственно-ценных признаков в зависимости от сорта и условий выращивания 88
4.1. Вегетационный период 89
4.2. Высота растения 97
4.3. Масса зеленых бобов с растения 100
4.4. Число бобов на растении 105
4.5. Масса одного боба 108
4.6. Масса семян с растения 112
4.7. Урожайность семян 115
4.8. Масса 1000 семян 119
4.9. Урожайность зеленых бобов 122
Глава 5. Приемы технологии возделывания фасоли 130
5.1. Сроки посева 130
5.2. Норма высева 138
5.3. Рекомендации по агротехнике фасоли 142
5.4. Подбор сортов 147
Выводы 149
Список использованной литературы 152
Приложения 164
- Характеристика культурных видов
- Агроклиматическая характеристика Новосибирской области
- Органогенез сортов фасоли в зависимости от условий выращивания
- Вегетационный период
Введение к работе
Наиболее важным фактором интенсификации сельскохозяйственного производства является совершенствование существующих технологий и создание новых на основе разработки современных и эффективных приемов агротехники.
К числу новых культур, которые в ближайшие годы надо шире выращивать в производстве, относятся зернобобовые. Они содержат большое количество белка - ценнейшей составной части питания. Семена бобовых растений (горох, фасоль, соя и т.д.) имеют 20-40 % белка, хорошо усваиваемого организмом. По показателю переваримости белок фасоли превосходит белок гороха и чечевицы и приближается к переваримости белков мяса и рыбы (86-90%) (Стаканов, 1986). Помимо белка, бобовые содержат очень ценные питательные вещества: крахмал, сахар, жиры, соли и кислоты. Бобовые культуры (особенно в зеленом состоянии) имеют большое количество витаминов.
Кроме продовольственного назначения, выращивание бобовых растений имеет большое агротехническое значение, так как они являются хорошими предшественниками для многих культур в севообороте.
Очень важное место среди бобовых культур занимает фасоль, являющаяся необходимым продуктом питания на юге и представляющая большой практический интерес для сибирского региона.
В настоящее время основным критерием эффективности возделывания любой культуры является высокая урожайность. Продуктивность является весьма сложным комплексным признаком, на который влияют почти все свойства и признаки растения (устойчивость к болезням, эффективность фотосинтеза, характер развития корневой системы, способность противостоять различным экстремальным условиям среды и многое другое).
В последние годы интерес к бобовым культурам, и в частности овощным, в Сибири значительно возрос, что диктует необходимость подбора сортов, адаптированных к местным агроклиматическим условиям. Основные площади посева зернобобовых культур в Сибири занимает горох. Фасоль выращивается, в основном, на индивидуальных садово-огородных участках. Широкого промышленного распространения эта ценная культура до сих пор не получила. Отсутствие районированных сортов, недостаточно широкая пропаганда ценных качеств фасоли, затруднение в использовании и хранении продукции (зеленых бобов) сдерживают распространение этой культуры. Поэтому остро стоит проблем изучения мирового сортимента овощной фасоли и отбора лучших образцов для непосредственного использования в производстве и формирования сибирского генофонда сортов кустового типа. Сорта должны иметь оптимальный для зоны возделывания вегетационный период, т.к. от этого зависит уровень урожайности и гарантия получения кондиционных семян. Важным признаком является устойчивость к заморозкам. Засухоустойчивость - одна из проблем успешного возделывания зернобобовых культур. При выращивании сорта, необходимо учитывать показатели качества получаемой продукции. Высококачественные сорта бобовых культур должны содержать высокий процент белка, сбалансированного по аминокислотному составу. Ощутимые потери урожая фасоли и других сельскохозяйственных культур вызываются различными заболеваниями. Выращивание устойчивых к болезням и вредителям сортов является весьма эффективным приемом повышения урожайности.
На современном этапе развития сельского хозяйства важнейшая и наиболее трудоемкая проблема в комплексной механизации возделывания является уборка. Поэтому приспособленность к механизированной уборке считается необходимым свойством сорта.
Задача современной науки заключается в том, чтобы возделывать сорта, способные в максимальной степени реализовать генетический потенциал
6 продуктивности культуры в конкретных природно-климатических условиях посредством определенных технологий возделывания, применением агротехнических, химических и технических средств.
Учитывая экстремальные агроклиматические условия Сибирского региона, очень важным является изучение уровня экологической изменчивости хозяйственно ценных признаков. Для быстрого распространения и успешного выращивания культуры необходима разработка приемов технологии возделывания, соответствующих требованиям к местным почвенно-климатическим условиям.
Из описанного круга проблем, требующих научной и практической разработки нами выбраны наиболее существенные, решение которых позволит более эффективно возделывать фасоль в Сибири.
Цель работы - провести сравнительную оценку сортов фасоли по комплексу хозяйственно- ценных признаков и разработать приемы технологии ее возделывания в условиях лесостепи Западной Сибири.
Основные задачи исследований:
Изучить морфо-биологические признаки, связанные с формированием вегетативных и репродуктивных органов растений фасоли.
Оценить хозяйственно ценные признаки сортов разного эколого-географического происхождения.
Определить вклад сортовой и средовой изменчивости в общее варьирование признака.
Разработать приемы технологии возделывания.
Рекомендовать сорта для товарного производства бобов и семян.
Актуальность темы
Фасоль - одна из наиболее ценных продовольственных зернобобовых культур, среди которых она после сои занимает второе место по площадям в мировом земледелии. Такая популярность объясняется высокими пищевыми качествами, в частности, большим содержанием белка в семенах и бобах. Кроме того, фасоль необходимо изучать как экологический объект, с помощью которого можно пополнить запасы соединений азота в почве и повысить ее биологическую активность.
Однако фасоль не имеет широкого распространения в промышленном производстве России. Почти все посевы фасоли размещены на Украине, в Молдавии и Грузии.
Агроклиматические ресурсы многих районов Западной Сибири благоприятны для возделывания фасоли, но при условии использования соответствующих сортов и приемов агротехники, адаптированных к местным условиям.
В небольших объемах в Сибири выращивали случайные инорайонные сорта фасоли, многие из которых неустойчивы к неблагоприятным факторам, характеризуются позднеспелостью и невысокой продуктивностью. Низкая стабильность продуктивности у сортов является одним из важных экономических факторов, ограничивающих широкое распространение фасоли в сельскохозяйственном производстве. Поэтому для быстрого и широкого распространения культуры необходим сибирский сортимент, который должен включать лучшие интродуцированные сорта разных групп спелости, адаптированные к условиям Сибири для конвейерного производства бобов.
Успешная интродукция возможна только при условии детального изучения хозяйственно ценных признаков в конкретных условиях, определения степени их изменчивости в зависимости от условий выращивания и установления взаимосвязи между ними.
Научная новизна
Впервые в условиях Западной Сибири проведены комплексные исследования более ста коллекционных образцов фасоли отечественной и зарубежной селекции. Изучены особенности роста и развития разных сортов, проведена сравнительная оценка по комплексу хозяйственно ценных признаков, семенной продуктивности и качества семян большого набора сортов. Разработаны приемы сортовой агротехники фасоли. Выявлена относительная доля влияния межсортовой изменчивости и условий вегетации на варьирование основных хозяйственно ценных признаков. Подобраны сорта, адаптированные к сибирским условиям, позволяющие получать при соответствующей технологии возделывания высокий урожай бобов и семян.
Защищаемые положения:
Морфобиологические особенности сортов фасоли в связи с условиями возделывания.
Результаты изучения набора коллекционных образцов фасоли для товарного и семенного использования.
Доля влияния сорта и внешних факторов среды в общей изменчивости основных хозяйственно ценных признаков.
Эффективные приемы технологии возделывания.
Практическая значимость. Рекомендован сортимент фасоли для выращивания ее на лопатку и семена. Выявлены сорта, обеспечивающие конвейер получения высококачественных бобов с июля по сентябрь и гарантированный урожай семян в условиях Сибири (Сакса б\в, Секунда, Maxi, Berggold, Filetty).
Установлены оптимальные сроки посева и нормы высева на товарных и семеноводческих посевах. Разработаны рекомендации по агротехнике для производителей фасоли в промышленных хозяйствах и на садово-огородных участках.
В результате проведенных исследований выявлен ряд образцов, превышающих стандартные сорта по комплексу хозяйственно ценных признаков, приспособленных к агроклиматическим условиям зоны и отвечающих современным требованиям производства.
Апробация работы
Материалы диссертации были доложены или представлены тезисами докладов: на научно-практической конференции, посвященной 110-летию со дня рождения академика Н.И.Вавилова «Генофонд сельскохозяйственных культур для селекции устойчивых сортов», Новосибирск, 1999; на научно-практических конференциях: «Проблемы стабилизации и развития сельскохозяйственного производства Сибири, Монголии и Казахстана в 21 веке», Новосибирск, 1999; «Технология и агроприемы выращивания и хранения овощных и бахчевых культур», Москва, 1999; «Проблемы сельскохозяйственной экологии», Новосибирск, 2000; на конференции молодых ученых СО РАСХН «Сельское хозяйство Сибири на рубеже веков: итоги и перспективы развития», Новосибирск, 2001; на VII генетико-селекционной школе «Задачи селекции и пути их решения в Сибири», Новосибирск, 2000; на VIII генетико-селекционной школе «Повышение эффективности селекции и семеноводства сельскохозяйственных растений», Новосибирск 2002. По результатам исследований опубликовано 9 работ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 174 страницах машинописного текста, состоит из введения, 5 глав, выводов и списка использованной литературы, включающего 173 наименования, в том числе 30 -на иностранных языках, 9 приложений. Работа иллюстрирована 27 рисунками, включает 20 таблиц.
Автор выражает глубокую признательность доктору биологических наук, профессору Цильке Р.А. и ведущему научному сотруднику СибНИИРСа, к.с.-х.н. Гринберг Е.Г. за помощь в организации и проведении полевых опытов и ценные рекомендации в обобщении полученных результатов.
Характеристика культурных видов
Фасоль- культурное растение очень древнего земледелия тропической Америки. В Перу были обнаружены среди памятников доинкской культуры хорошо сохранившиеся семена. Интересна в этом отношении ископаемая мумия, держащая в руках початки кукурузы, а во рту комочки хлопкового волокна с семенами фасоли и кукурузы.
Испанцы доставили фасоль в Европу после путешествий Колумба. В Россию она попала в 17-18 в.в. и в некоторых местах стала национальной культурой (Жуковский, 1971). Культурная обыкновенная фасоль происходит из тропической Америки. Ещё в долинеевской ботанической литературе указывалось (впервые Лобелем в 1851г.) на новосветское происхождение фасоли. В 1952 году Буркарт описал в своей монографии "Las leguminosas Argentinas" новый вид Ph. aborigineus Burk, обнаруженный им в лесах аргентинских Анд. Автор вида считал его диким родоначальником культурной фасоли (Ph. vulgaris L.) Впоследствии этот вид был обнаружен в Центральной Америке, а ныне встречается даже на юго-западном побережье северной Америки. Вид монографически изучен в 1969г. ботаником Джентри (Gentry), который дал ему наименование Ph.vulgaris. Джентри обнаружил популяции совместно произрастающих диких и окультуренных форм Ph. vulgaris. Исключительный интерес представляют остатки растений с бобами и семенами на лавовых ложах вулкана Тетилан в Мексике.
Фасоль остролистная, тепари (2n=22) - (Ph. acutifolius A. Gray.) Однолетнее растение, с тонкими ветвящимися стеблями, лежачими или вьющимися, 0,5-2м высотой. Кустовые формы с завивающимися верхушками обычны в культуре. Листья мелкие, гладкие. Соцветия кистевидные, малоцветковые, на коротких цветоносах; цветоножки густоопушенные, по длине равны чашечке. Бобы грубые, с толстым пергаментным слоем, легко растрескивающиеся. Семена 7-10мм длиной, наиболее мелкие среди культурных видов фасоли Америки, плоскоэллиптические, разной окраски. Засухоустойчивый вид. Возделывается в Казахстане. Семена имеют специфический привкус, кроме того, уступают обыкновенной фасоли по содержанию белка и масла.
Фасоль лунообразная, или лима- (Ph. lunatus L.) формирует мощные растения высотой 2-15м. Листочки асимметричные, в основании несколько ромбические. Прилистники и прицветники мелкие. Цветоносы многоцветковые, иногда достигающие 60-70 см длины, цветки мелкие. Бобы широкие, плоские, 7-18см длиной, 2,5-3,5см толщиной, серповидные, 2-3 семенные, при созревании легко растрескиваются. Некоторые южноамериканские формы развивают до 203 тысяч бобов на одном растении. Семена различной формы и окраски, 1,3-2,2 см длиной, чаще белые и мозаичные. Возделывается в Центральной и Южной Америке, на Антильских островах, изредка в Европе. Теплолюбивый вид.
Фасоль многоцветковая- (Ph. multiflorus coccineus.) Растения 1-2 летние и многолетние, преимущественно вьющиеся, слабоветвящиеся, мощные. Листочки крупные. Цветоносы крупные, без запаха, ярко красные, огненные, розовые или белые. Бобы 10-27 см длиной, шершавые. Семена крупные. Возделывается в качестве пищевого (на семена, зеленые бобы) и декоративного растения. Многоцветковая фасоль известна в Европе с конца 16 века, причем ботаники того времени знали о новосветском происхождении этой культуры. В Россию была завезена в 18 веке под наименованием турецких бобов, что объясняется, по-видимому, первоначальным проникновением в Крым. Некоторые морфологические особенности отличают культивируемые виды фасоли от диких: увеличение размеров семян, более легкая проницаемость воды в семена, потеря многодетности, уменьшение растрескивания бобов при созревании. Обыкновенная фасоль стала возделываться в Мексике 7000 лет тому назад, тепари-5000, лима- 1400-1800.
Новосветские виды Ph.vulgaris и Ph.coccineus легко скрещиваются, гибриды их жизнеспособны. Ph.acutifolius является более отдаленным, а Ph.lunatus резко отличается от этих трех видов. Первый гибрид между Ph.vulgaris и Ph.coccineus был получен Г.Менделем в 1866 году ( Swartt,1970).
Старосветские виды отличаются цилиндрическими бобами, без клювика, мелкосемянностью. Ph.aureus-маш (2п=22). Однолетнее растение, с ребристыми, ветвистыми, вьющимися или стелющимися стеблями, 15-120 см высотой. Прилистники широкояйцевидные; непарный листочек почти треугольный. Кисти многоцветковые, часть цветков не развивается и отмирает. Цветки лилово-желтые или желтые. Бобы 5-18 см длиной, цилиндрические, прямые или изогнутые; зрелые бобы коричневые, почти черные. Семена мелкие, угловатые или округлые; желтые или зеленые, часто глянцевые, иногда крапчатые. Возделывается в Среднеазиатских республиках и на Дальнем Востоке, а также в Индии, Китае. Семена содержат в среднем 24,8% белка, 50,4% углеводов, 1,5% масла.
Маш, как и другие азиатские мелкосемянные виды, в противоположность новосветским видам устойчив к антракнозу. К сожалению, этот вид не скрещивается с новосветскими видами. Фасоль угловатая, адзуки- Ph. Vulgaris (Willd). Растение однолетнее, стебли прямые, с завивающимися верхушками. Листочки крупные. Цветки крупные, лимонно-желтые. Бобы висячие, изогнутые, цилиндрические, длина 5-15 см. Семена мелкие, различной окраски. В природе этот вид не встречается. Возделывется на Дальнем Востоке. Фасоль рисовая- (Ph.calcaratus Roxb) Полиморфный вид. Однолетнее растение. Стебель вьющийся, сильно облиственный; листья слегка опушенные, листочки рассеченные, цветки крупные, желтые. Бобы цилиндрические, узкие, семена очень разнообразны по окраске, мелкие. Имеется множество сортов со средней продолжительностью вегетационного периода, но все они отличаются растрескивающимися бобами. Скороспелых форм нет. Дикорастущий по всей Индии, культурный во многих странах тропиков и субтропиков. Отличное растение для зеленого удобрения.
Агроклиматическая характеристика Новосибирской области
Новосибирская область расположена в южной части Западной Сибири. Почвенный покров исключительно разнообразен по составу и сложен по комплексности почвенных разновидностей: подзолистых, черноземных и серых лесных почв. Ввиду заболоченности и засоленности почвообразующих пород и грунтовых вод здесь широко развиты почвы засоленного ряда: глеевые, лугово-черноземные, луговые, болотные, солончаки и солоди. Для лесостепной зоны характерно развитие черноземов с подтипами оподзоленных, выщелоченных и серых лесных почв. В степной зоне распространены черноземы южные и обыкновенные. В долине реки Оби на высоких террасах, сложенных легкими по механическому составу породами, под сосновыми борами развиваются дерново-подзолистые и подзолистые почвы, а на низких территориях и в пойме - луговые.
Климат области имеет свои особенности, которые определяются положением ее внутри материка. Ярко выражена континентальность климата, характеризующегося продолжительной суровой зимой и коротким, но жарким, нередко засушливым летом. Средняя температура самого холодного месяца января -19...-21С (абсолютный минимум -47...-55). Самый теплый месяц -июль. Средняя температура воздуха 17-20С (абсолютный максимум 37-40). Амплитуда колебаний достигает 85-95С. Продолжительность периода со среднесуточной температурой воздуха выше нуля составляет 185-195 дней.
Годовая сумма осадков на левобережье реки Оби составляет 350-400 мм и 400-450 мм - на правобережье. Годовой ход осадков имеет минимум в феврале (5-15 мм), максимум в июле (60-80 мм). В отдельные годы в зависимости от условий атмосферной циркуляции максимум и минимум могут быть сдвинуты на другие месяцы, и месячное количество осадков может значительно отклоняться от многолетнего среднего значения. Среднее количество осадков за вегетационный период составляет 179-210 мм. Жидкие осадки составляют 55-75% общего количества в год, снижаясь в направлении с юго-запада на северо-восток. Относительная влажность воздуха на большей части территории составляет 45-70 %, на юге- 40-60 %. Среднемесячная скорость ветра составляет, в основном, 3-5 метров в секунду.
Больше всего солнечного света получают южные районы, где продолжительность солнечного сияния за год достигает 2100 часов. В годовом ходе наименьшая продолжительность солнечного сияния наблюдается в декабре, наибольшая -в июле. Продолжительность дня за теплый период в пределах области составляет 12,8-17,5 часов. Наибольшая продолжительность солнечного сияния приходится на вегетационный период с максимумом 270-300 часов в июле, что составляет 60-65 % возможной продуктивности. На всей территории наблюдается 120-160 безоблачных дней за год.
Одним из основных факторов, определяющих произрастание сельскохозяйственных культур, является тепло. Термические ресурсы территории обычно характеризуются суммой температур за период активной вегетации растений, продолжительностью периода вегетации и безморозного периода. Для большинства сельскохозяйственных культур активная вегетация-это период со среднесуточной температурой воздуха более 10С. Сумма температур более 10С изменяется от 1600 на севере до 2200С на юге. Продолжительность периода активной вегетации составляет 110-135 дней. Средняя продолжительность безморозного периода на открытых ровных местах изменяется от 95 до 125 дней.
Термические условия для выращивания сельскохозяйственных культур считаются хорошими, если обеспеченность их теплом составляет 80-90%. На территории области ежегодно обеспечены теплом ранне- и среднеспелые сорта. Сумма осадков за год варьирует от 450 мм на севере до 250мм на юго-западе. Средние многолетние запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы на зяби весной изменяются от 225-200 мм до 100-75 мм, на черноземах выщелоченных и обыкновенных до 125-100 мм. Такие запасы влаги в почве обеспечивают появление удовлетворительных и хороших всходов. Для характеристики агроклиматических районов по влагообеспеченности используется гидротермический коэффициент (ГТК), отражающий отношение суммы осадков за определенный период к сумме активных температур, уменьшенное в 10 раз. В Западной Сибири достаточным увлажнением (ГТК более 1,2) характеризуются только районы таежной и подтаежной зоны. В НСО ощущается недостаток влаги (ГТК равен 0,8-1,0) (Цильке,1981). Раннеспелые и среднеспелые сорта фасоли почти ежегодно обеспечены теплом во всех агроклиматических зонах области. По мнению В.В.Орловой (1962) небольшая продолжительность периода с активными температурами в Западной Сибири может компенсироваться интенсивностью излучения (свет и тепло) в течение всего периода вегетации.
Условия освещения благоприятны. Количество часов солнечного сияния составляет в среднем за три летних месяца 857-927. Быстрое нарастание весенних температур и большой приток солнечной энергии способствует бурному началу вегетации. Наблюдаемое по годам варьирование как продолжительности периода с активными температурами, так и продолжительности безморозного периода свидетельствует о том, что в пределах зоны необходимо возделывать несколько сортов, различающихся по длине вегетационного периода, чтобы продуктивнее использовать тепловые ресурсы области.
Оптимальные условия для начала сева складываются, когда температура воздуха будет более 15С, а почва просохнет до мягкопластичного состояния и будет прогрета на глубине 10 см до 10-12С. Такие условия создаются во второй -третьей декаде мая. В зависимости от погодных условий в отдельные годы бывают отклонения от сроков сева на 5-10 дней. Удовлетворительные условия увлажнения для появления всходов фасоли создаются при запасах влаги в слое 0-20 см более 20 мм. Тепловой режим для прорастания бобовых в середине мая обычно бывает оптимальным (18-20 С). Потребность во влаге у бобовых максимальная в период прорастания и цветения. К моменту цветения - начала плодообразования (третья декада июня -первая декада июля) средние запасы продуктивной влаги по территории -удовлетворительные.
В период от цветения до технической спелости бобов (вторая-третья декады июля) оптимальные условия складываются при запасах влаги в пределах 80-125мм в метровом слое. Недостаток влаги приводит к опадению завязей, а позднее к невыполненности бобов, щуплости семян. На территории области из неблагоприятных явлений погоды негативно влияющих на урожай фасоли наблюдаются поздневесенние и раннеосенние заморозки, засухи, суховеи, реже - сильный ветер, град. Заморозки в воздухе и на почве наблюдаются в большинстве районов области в течение всего лета за исключением июля. Интенсивность заморозков и время их наступления находится в зависимости от микроклиматических особенностей территории.
Все выше сказанное подтверждает распространенное мнение, что Сибирь является зоной рискованного земледелия вследствие особенностей ее климата -короткого вегетационного периода, холодной весны, частых засух в весенне-летние месяцы, недостатка тепла и обилия дождей осенью.
Органогенез сортов фасоли в зависимости от условий выращивания
Закономерности морфогенеза в том числе органогенеза, знание изменчивости морфологических, биологических и хозяйственно-ценных признаков сортов в связи с изменяющимися экологическими условиями могут служить основой для разработки технологии возделывания овощной фасоли для товарного и семенного использования. Степень изменчивости количественных признаков в зависимости от условий выращивания сортов - важный показатель для семеноводческой работы и обоснования эффективных агротехнологических параметров. 3.1. Органогенез сортов фасоли в зависимости от условий выращивания.
Органообразовательные процессы вегетативных и генеративных органов фасоли изучали многие исследователи. А.И. Руденко (1959) определил следующие фазы развития: прорастание семян, всходы, появление первой пары настоящих листьев, ветвление стебля, рост стебля в высоту, образование соцветий, бутонизация, цветение, формирование и спелость плодов и семян. Н.Р. Иванов (1961) выделил пять фаз: набухание, прорастание семян и появление всходов; цветение; образование зеленых бобов; созревание семян.
Ф.М. Куперман (1982) предложила схему органогенеза фасоли, которая включает XII этапов. I этап характеризуется формированием конуса нарастания зародышевых листьев почки и заканчивается прорастанием. На I этапе все основные физиологические функции выполняют зародышевые органы; для растения характерен гетеротрофный способ питания. После появления 1-го листа на поверхности почвы растение переходит ко II этапу и мезотрофному питанию. II этап отличается тем, что у основания конуса формируются настоящие стеблевые листья, узлы и междоузлия стебля. Помимо листьев и междоузлий на II этапе закладываются боковые вегетативные почки и формируются побеги. На III этапе в пазухе примордиального листа почки закладывается меристематический бугорок, из которого в процессе следующей дифференциации образуется зачаточное соцветие. В связи с тем, что у бобовых соцветия малоцветковые (сравнительно короткая кисть или соцветие из 2-3 цветков), III этап протекает очень быстро.
На IV этапе формируется соцветие - генеративная сфера отличается от вегетативной тем, что в пазухах листьев образуются не вегетативные побеги, а соцветия или цветки. Одновременно с этим верхушечный конус нарастания, оставаясь на II этапе, вплоть до формирования плодов в 2-3 нижних узлах продолжает продуцировать новые листья и почки генеративной сферы. На III этапе у основания верхушечного конуса нарастания в пазухах листовых зачатков, ещё до расчленения их на зачаточные листочки, закладываются конуса нарастания осей 2-го порядка. На V этапе формируются органы цветка - двойной околоцветник, андроцей и гинецей. В отличие от IV этапа V этап проходит длительно. На VI этапе органогенеза осуществляются процессы микро- и мегаспорогенеза, он проходит в фазе зеленых бутонов, находящихся в почке. VII этап связан с формированием мужского и женского гаметофита. Пыльца в это время готова к опылению. VIII этап совпадает с фазой видимой бутонизации. IX этап - цветение. В отличие от перекрестноопыляющихся растений у самоопыляющихся бобовых процесс цветения сводится лишь к раскрытию цветка, биологическое значение которого пока неизвестно, так как опыление, а зачастую и процесс оплодотворения происходят в бутоне. Таким образом, у бобовых растений в связи с биологическими особенностями опыления как бы нарушается последовательность этапов органогенеза. Опыление и оплодотворение, характеризующие у злаков и у других растений IX этап органогенеза, проходят одновременно с VIII этапом, цветение же следует после опыления, а часто и вслед за оплодотворением. X этап характеризуется начальной дифференциацией зародыша семени, образованием проэмбрио, заложением семядолей и конуса нарастания почечки зародыша. В это время плод усиленно растет в длину и к концу X этапа достигает размеров, свойственных сорту. На XI этапе за счет откладывающихся запасных веществ в семядолях происходит интенсивный рост семян и дифференциация зародыша. XII- этап органогенеза связан с созреванием семян. В это время происходит окончательный отток веществ в семядоли не только из плодовых створок, но и из семенной кожуры, а в конце онтогенеза- из всех органов растения, в результате чего растение отмирает.
Рассмотрение морфогенеза с точки зрения функционального значения формирующихся органов позволяет выделить в жизненном цикле бобового растения три основных периода. Первый- период формирования и роста вегетативных органов- корней, стеблей, листьев, выполняющих важнейшие функции питания, дыхания, водоснабжения, синтеза и передвижения веществ внутри самого растения. Второй- период образования генеративных органов, обеспечивающих процесс оплодотворения. Третий- период формирования плодов и семян, который одновременно является периодом старения и началом онтогенеза нового поколения, возникшего в результате процесса оплодотворения. Первый период соответствует I и II этапам органогенеза, второй- III-VIII этапам; третий - IX-XII этапам.
Наблюдения за органогенезом овощных сортов фасоли были проведены Еременко Л.Л. Опыты проводили на скороспелых сортах Сакса без волокна, Конкурент, и позднеспелых - Рефюджи восковая, Читис Кверхца в 1955-1956 гг. на овощной опытной станции ТСХА (Еременко, 1960). В 1962 г. в сборнике "Биологический контроль в сельском хозяйстве" появилось подробное описание этапов органогенеза фасоли (Ржанова, Петухова, Иващук), затем изучение проводили в лаборатории биологии развития растений МГУ. Исследованию поздних этапов органогенеза посвящена диссертационная работа В.В. Крыловой (Кишеневский сельскохозяйственный институт, 1955-1963 гг.). В 1978-1980гг. Л.В.Лагутина исследовала характер цветения и плодообразования у овощных сортов с различным типом роста (Лагутина, 1986). Изучение онтогенеза и морфобиологических особенностей формирования вегетативных и репродуктивных органов фасоли в условиях Сибири не проводилось. Поэтому мы сочли необходимым начать цикл агротехнических и семеноводческих работ по фасоли с изучением характера роста и развития растений при различных условиях выращивания.
Мы подошли к исследованию продуктивности фасоли с позиции изучения всего онтогенеза, приняв за основу морфобиологический анализ, который позволяет объяснить изменчивость и разнообразие репродуктивных органов растения в зависимости от температуры и влагообеспеченности. Проводя наблюдения с первых этапов онтогенеза, можно задолго до плодоношения определить его будущий характер, т.е. оценить возможную продуктивность растений.
Вегетационный период
Скороспелость является одним из основных параметров сортов, рекомендованных для выращивания в сибирских условиях. Н.И. Вавилов в своем докладе на конференции по планированию генетико-селекционных работ в 1932 году отмечал: « Вопрос о вегетационном периоде является капитальным разделом селекции, ибо он неразрывно связан со многими свойствами. Удлинение или укорачивание вегетационного периода сопровождается изменением химизма растений его отношения к заболеваниям, меняется нередко самый облик растения. В этой области мы ждем максимальных практических достижений в ближайшие годы...» Достаточно полно и точно в словах выдающегося ученого - биолога подчеркнуто значение вегетационного периода во взаимосвязи с другими признаками. Надо только добавить, что для условий сибирского региона решение вопроса о продолжительности вегетационного периода наиболее важно. В Сибири подбор сортов по длине вегетационного периода имеет свои особенности. Обилие солнечного света и тепла в значительной степени компенсируют краткость вегетационного периода, способствуя развитию растений, т.е. ускоряют формирование генеративных органов. Вместе с тем недостаток влаги и обилие тепла в первой половине лета нередко ведет к задержке вегетации: растения как бы впадают в анабиотическое состояние (Гончаров П.Л., Гончаров Н.П.,1993). Также следует учитывать влияние возвратных весенних и ранних осенних заморозков на развитие растений, когда происходит сильная задержка в росте или даже полная гибель растений. Все это вызвало необходимость изучения и выращивания в Сибири, в основном, скороспелых и раннеспелых сортов. При подборе сортов с коротким периодом вегетации следует учитывать, что сорт, у которого этот период совпадает с оптимальным в данной местности, при прочих условиях, будет иметь преимущество по сравнению с другими образцами, у которых продолжительность вегетации короче или длиннее. Учитывая остроту стоящей проблемы, наши исследования были направлены на изучение и выделение не только высокопродуктивных сортов фасоли, но и скороспелых, не затягивающих вегетацию, способных гарантировать получение стабильного урожая семян. По результатам пятилетних исследований установлено, что в разные годы независимо от характера складывающихся метеорологических условий, несомненное преимущество имеют скороспелые сорта фасоли. Сорта с коротким вегетационным периодом (85-95 дней) позволяют решать многие проблемы: уход от ранних и поздних заморозков, засухи, поражения болезнями и вредителями. Однако экспериментальные данные по изучению связей между длиной вегетационного периода и элементами продуктивности растений довольно противоречивы. Обусловлено это тем, что в разные годы складываются такие условия в течение периода вегетации растений, которые в зависимости от сочетания факторов внешней среды, ритма развития и взаимодействия среды и сорта, благоприятствуют формированию более высокого урожая в одни годы у скороспелых, в другие- у среднеспелых, а в третьи- у позднеспелых сортов.
Основными лимитирующими факторами реализации генетического потенциала продуктивности овощной фасоли в сибирском регионе являются вода и тепло, но наибольшее значение имеет влагообеспеченность.
Таким образом, исследовательские программы должны быть разработаны так, чтобы сорта, подбираемые для сухого климата, были приспособлены как по темпу развития, так и по продолжительности межфазных периодов.
Наши наблюдения указывают на то, что сорта должны характеризоваться ускоренным ростом в первую половину вегетации, так как замедленное развитие приводит к смещению периода плодообразования на вторую и третью декаду июля, когда в разные годы часто наблюдаются засухи, отрицательно влияющие на формирование зеленых бобов и степень их озерненности. Сорта с подобным развитием более эффективно используют климатические ресурсы региона, что положительно влияет на их урожайность.
Полученные данные по длительности периода вегетации обработаны двухфакторным дисперсионным анализом (табл. 4.1.) Результаты двухфакторного анализа данных указывают на высокую достоверность влияния метеорологических условий, сортов и взаимодействия этих двух факторов на изменчивость изучаемого признака. Однако наиболее существенное влияние на изменчивость продолжительности вегетационного периода оказывают погодные условия. На долю этого фактора приходится 77 % и лишь 17 % от общей изменчивости признака определяется межсортовыми различиями.
