Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современный сортимент земляники влияющие на продуктивность растений
Возникновения видов и потенциально возможная продуктивность различных сортов земляники отечественной и зарубежной селекции
Теоретические основы культивирования земляники
Биологический потенциал растений земляники садовой
Факторы, влияющие на биологические особенности развития земляники садовой
Влияние температуры и влажности воздуха на рост и развитие земляники
Влияние почвенных условий и элементов питания на рост и развитие земляники
Технологии культивирования Fragaria ananassa в условиях открытого и защищенного грунта с применением капельного орошения
Применение регуляторов роста при выращивании земляники Производство посадочного материала земляники
Глава 2. Объекты и методики проведения научных исследований
Объекты исследований Методы проведения исследований Ярославского
Агроклиматическая характеристика в района в годы проведения исследований
Применение физиологически активных веществ технологии культивировании земляники садовой
Глава 3. Научные основы подбора сортов земляники в Северо- Западном регионе РФ
3.1. Анализ сортов земляники, допущенных к использованию в России
3.2. Теоретические основы оптимального выбора сортов земляники
3.2.1. Математический подход к анализу данных в сортоиспытании
3.2.2. Исследование зависимости между среднесуточной 146 температурой воздуха в летне-осенний период и урожайностью земляники садовой
3.3 Стохастическое моделирование выбора сорта земляники в зависимости от агроклиматических условий выращивания
Глава 4. Отношение земляники к условиям культивирования и основные элементы технологии при выращивании земляники садовой
4.1. Биологические особенности земляники при выращивании в Северо-Западном регионе РФ
4.2. Сроки и методы посадки растений земляники садовой
4.3. Сортовые особенности земляники садовой в условиях Северо-Западного региона РФ
4.4. Применение мульчирующих и укрывных материалов на плодоносящей плантации земляники садовой
4.5. Система удобрения земляники и применение регуляторов роста с учетом выноса питательных веществ
Выращивание земляники способом малообъёмной с применением капельного орошения в защищенном и условия получения в 209
Сроки посадки рассады «фриго» теплице урожая в заданное время
5.2. Влияния опыления при производстве земляники в теплице
5.3. Продуктивность нейтрально-дневных сортов земляники садовой в зависимости от качества рассады и минерального питания в период вегетации
Глава 6. Разработка технологии производства посадочного материала земляники
Технология производства оздоровленного посадочного материала земляники
Схемы посадки маточных растений земляники
Влияние регуляторов роста на хранение розеток земляники в зимний период
6.4. Применение биопрепаратов при выращивании земляники садовой
6.5. Разработка способа размножения ремонтантных сортов Fragaria vesca c применением регуляторов роста
Глава 7. Закономерности плодоношения земляники и сохранение урожая
7.1. Динамика поступления урожая при различных уровнях продуктивности сортов земляники
7.2. Биохимическая оценка качества ягод в период созревания и в процессе хранения
Глава 8. Экономическая эффективность выращивания земляники садовой
Заключение 285
Выводы 294
Рекомендации производству 298
Список литературы
- Биологический потенциал растений земляники садовой
- Применение физиологически активных веществ технологии культивировании земляники садовой
- Стохастическое моделирование выбора сорта земляники в зависимости от агроклиматических условий выращивания
- Влияния опыления при производстве земляники в теплице
Введение к работе
Актуальность темы исследования. В настоящее время культура земляники требует серьёзного внимания ввиду резкого сокращения плодоносящих площадей. В последние пятнадцать лет выращиванию ягод в Ярославской области уделялось недостаточное внимание. Агроклиматические условия Северо-Западного региона РФ благоприятны для развития плодово-ягодных культур, а земляника садовая является самой популярной культурой, которую ценят за ранние сроки созревания и высокие десертные качества.
Интенсификация ягодоводства, позволит значительно повысить
продуктивность и рентабельность плантаций земляники садовой. Качество
урожая находятся в тесной зависимости от состояния растений, а сохранение и
обеспечение их адаптации, в свою очередь, определяются как уровнем
агротехнического ухода, так и влиянием многочисленных экологических
факторов среды. С другой стороны отметим, что при переходе на интенсивные
технологии возделывания ягодных культур обостряется проблема
неспецифической устойчивости растений земляники к различным
абиотическим стрессам. Несбалансированность минерального питания в
современных теплицах с применением капельного орошения и увеличение дозы стимуляторов роста усиливает стресс-прессинг на ягодные растения.
Результатом проводимых исследований станет разработка технологии, применение которой позволит преодолеть растениям агроклиматические, биологические нагрузки и повысить качество получаемой продукции. Немаловажную роль при рыночных условиях хозяйствования приобретает получение продукции высокого качества круглый год.
Цель и задачи исследований. Целью данной научной работы является совершенствование промышленного выращивания земляники садовой в условиях открытого грунта Северо-Западного региона Российской Федерации и получение урожая вне сезона в защищенном грунте. Для достижения цели решали следующие задачи:
1. Теоретически обосновать подход к выбору сортов земляники в Северо
Западном регионе РФ. Провести стохастическое моделирование и
прогнозирование агроклиматических ресурсов и их рациональное
использование в условиях меняющегося климата Северо-Западного региона
РФ;
2. Разработать основные элементы технологии выращивания земляники
садовой. Оценить воздействие абиотических и биотических факторов внешней
среды на рост и развитие земляники. Выделить сорта отечественной и
зарубежной селекции для внедрения в промышленное производство в
Ярославской области.
3. Оценить приёмы выращивания земляники способом малообъёмной
гидропоники с применением капельного орошения в защищённом грунте.
Изучить сортовые особенности растений земляники, сроки посадки для
получения урожая в заданное время.
4. Разработать технологию производства посадочного материала
земляники и метод хранения рассады вне сезона, выращенную на
мульчирующем материале. Установить влияние регуляторов роста,
биопрепаратов на рост и развитие растений земляники.
-
Изучить биохимический состав ягод в период созревания и в процессе хранения. Оценить влияние замораживания на биохимический состав земляники садовой до и после дефростации.
-
Дать экономическую оценку эффективности выращивания Fragaria ananassa в Ярославской области.
Научная новизна результатов исследования
Предложен теоретический подход для культивирования земляники в
Северо-Западном регионе Российской Федерации с использованием
математического анализа, позволяющего в дальнейшем сократить период испытания сортов.
Впервые выявлены морфологические и биологические показатели земляники у 97 сортов российской и иностранной селекции в зависимости от типа почв и агроклиматических условий в Северо-Западном регионе РФ.
Показана взаимосвязь между теоретически возможным и хозяйственным урожаем земляники.
По выносу основных элементов питания определены дозы удобрений в зависимости от урожайности и содержания подвижного фосфора и калия на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве.
Установлено влияние температуры почвы на приживаемость рассады земляники в открытом грунте.
Выявлены особенности реакции земляники на тип мульчирующего и укрывного материала в Северо-Западном регионе РФ.
Выделены и внедрены наиболее продуктивные сорта, установлены сроки посадки рассады «фриго», состав маточного раствора для получения внесезонного урожая в защищённом грунте.
Отработаны и предложены элементы технологии выращивания высококачественного посадочного материала для плодоносящих и маточных плантаций земляники.
Теоретическое значение работы заключается в подборе математических формализаций оптимального выбора сортов земляники. За критерий оптимальности в прогнозируемых метеоусловиях был принят максимум вероятности, превышающий некоторый допустимый уровень средней
урожайности культуры при заданных вероятностях превышения этого же уровня имеющимися сортами.
Прикладное значение состоит в выявлении биологических особенностей сортов отечественной и зарубежной селекции и выделении растений земляники с комплексом хозяйственных признаков для промышленного выращивания в Северо-Западном регионе Российской Федерации.
Практическая значимость. Разработаны рекомендации и внедрены в
производство элементы технологии, обеспечивающие более полную
реализацию биологического потенциала перспективных сортов земляники в Северо-Западном регионе РФ (справка о внедрении: № 33 от 08.07. 05; № 01-19/26 от 11.07. 05; Минсельхоз России, Код ВНТИЦ 0203222040368, регистрация НИОКР № 01201154323 от 02.19.2012).
На основании научных исследований предложен новый сортимент земляники для плодоносящих плантаций в Северо-Западном регионе Российской Федерации.
Установлены оптимальные сроки закладки маточных насаждений. Доказано положительное влияние регулятора роста, фунгицида и нового препарата (патент на изобретение №2448088 «Триэтиламмониевая соль тозилметакриловой кислоты, способ её получения и применение в качестве регулятора роста сельскохозяйственных растений») на хранение розеток в зимнее время, полученных на мульчирующем материале.
Показана перспективность совместного применения агротекстиля и укрывного материала в период плодоношения при возделывании земляники в Северо-Западном регионе РФ.
Уточнены сроки посадки плодоносящих насаждений с учетом агроклиматических условий и биологической реакции растений земляники на погодные условия. Выделены сорта земляники с высоким уровнем адаптивности и продуктивности для открытого грунта Ярославской области.
Показана прямая зависимость получения высокого урожая в теплице от качества рассады фриго. Доказано влияние температурного режима на рассаду перед посадкой и во время культивирования в дневные и ночные часы на рост и плодоношение земляники в защищенном грунте.
Выделены сорта земляники с высокой хозяйственно-биологической
оценкой для культивирования в условиях малообъемной гидропоники с
применением капельного орошения.
Экспериментально определены питательные растворы для разного срока вегетации в фазу роста, цветения и плодоношения.
Доказано влияние опыления насекомыми при культивировании земляники в теплице и уточнено количество семей шмелей на единицу площади.
Основные положения, выносимые на защиту
- теоретические основы оптимального выбора сортов земляники садовой при
использовании стохастической модели;
- комплекс основных элементов технологии, выращивания плодоносящей
плантации земляники в Северо-Западном регионе РФ;
- влияние физиологически активных веществ на рост и развитие
перспективных сортов;
- длительное хранение розеток земляники садовой в зимний период;
- перспективные сорта земляники с высокими хозяйственно ценными
признаками и адаптационным потенциалом для промышленного возделывания
в Северо-Западном регионе Российской Федерации;
технология выращивания посадочного материала земляники;
элементы технология выращивания земляники в защищенном грунте;
биохимическая особенность ягод до и после дефростации.
Личный вклад автора. Постановка проблемы, разработка методологии, проведение полевых и лабораторных экспериментов и теоретических исследований, а также обработка, обобщение полученных данных выполнены автором лично и совместно с коллегами из Ярославского государственного университета имени П.Г. Демидова и ФГБОУ ВО «Ярославской ГСХА», а также со студентами, работавшими под руководством диссертанта.
Апробация работы Материалы, представленные в диссертации, докладывались на конференциях:
Международная конференция «Проблемы дендрологии, цветоводства,
плодоводства, виноградства и виноделия» (Ялта, 1996); Тезисы докладов VII
Международной конференции «Биология клеток растений invitro,
биотехнология и сохранение генофонда» (Москва,1997); Материалы
Международной конференции «Молекулярная генетика и биотехнология»
(Минск,1998); Пятая Международная конференция «Регуляторы роста и
развитие растений» (Москва,1999); VI Международная конференция
«Регуляторы роста и развитие растений в биотехнологии» (Москва, 2001);
Международной конференции «Достижения, проблемы и перспективы развития
плодоводства» (Кишинев, 2005); Международная научно-практическая
конференция РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, посвященной 190- летию
со дня рождения Н.И. Железнова», (Москва, 2006); Международная научно-
методическая конференция «Методы изучения продукционного процесса
растений и фитоценозов» (Нальчик, 2009); «Инновационные технологии и
технические средства для АПК» (Воронеж, 2009); «Фундаментальные и
прикладные исследования в АПК на современном этапе развития химии» (Орел, 2009); «Интенсификация и оптимизация продукционного процесса сельскохозяйственных растений» (Орел, 2009); «Принципы улучшения садовых
культур», (Москва, 2012); «Инновационные процессы в АПК», (Москва, 2012);
«Интродукция, сохранение и использование биологического разнообразия
мировой флоры» (Минск, 2012); «Актуальные проблемы современного
плодоводства» (Брянск, 2012); « Плодоводство и ягодоводство России»,
(Москва, 2012); «Инновационные технологии создания и возделывания
сельскохозяйственных растений» (Саратов, 2012); «Современная наука:
реальность и перспективы» (Липецк, 2013); «Международная научная
конференция «Состояние и перспективы сибирского садоводства»,
посвященной 80-летию ГНУ НИИ садоводства Сибири имени М.А. Лисавенко
(Барнаул, 2013); «Международная научная конференция, посвященная 150-
летию академика В.Р. Вильямса» (Москва, 2013); «Теория и практика
современного ягодоводства: от сорта до продукта» (Самохваловичи, Беларусь
2014); «Инновационные процессы в АПК» (РУДН, Москва, 2014);
«Ресурсосберегающие экологически безопасные технологии производства и
переработки сельскохозяйственной продукции» (Мордовия, 2014);
«Биотехнологические приемы в сохранении биоразнообразия и селекции растений» (Минск-Новы Сад (Сербия), 2014); «Биотехнология как инструмент сохранения биоразнообразия растительного мира» (Ялта, 2014); Всероссийская научно-практическая конференция «Фундаментальные и прикладные аспекты развития актуальных направлений в генетике, биотехнологии и вирусологии садовых растений» (ФГБНУ ВСТИСП, Москва, 2015)
По материалам научных исследований опубликованы книги:
- «Все о клубнике и землянике в вашем саду» (атлас-справочник садовода), 64
с, 2003;
- «Интродукция перспективных сортов Fragaria ananassa российской и
иностранной селекции», (издательство «Нюанс», 624 с., 2006);
- «Клубника и земляника» (издательство «Кладезь-Букс», 64 с, 2008);
- «Новый садовый практикум. Садовая земляника» (издательство «Фитон+»,
64с, 2008);
- «Система удобрения сельскохозяйственных культур» (ФГБОУ ВО
«Ярославская ГСХА», 198 с., 2014)
- Депонированы научные работы:
«Получение урожая земляники садовой в заданное время с применением капельного орошения в закрытом грунте» - Всероссийский институт научной и технической информации РАН (ВИНИТИ) №1128-В 2006 от 07.09.2006;
«Биологическая и биохимическая оценка сортов земляники иностранной селекции в Ярославской области» - ВИНИТИ №1232-В 2006 от 12.10.2006;
- «Биологические и морфологические особенности земляники садовой» -
ВИНИТИ №1231-В 2006 от 12.10.2006;
- «Резервы увеличения производства и продуктивности земляники садовой в северо-западном регионе России» - Всероссийский научно-исследовательский институт экономики сельского хозяйства Центр информации и технико-экономических исследований агропромышленного комплекса (ВНИИЭСХ) №110/19547. Рукопись аннотирована в 4.1 выпуске электронного издания БД «Агрос» № 0220510769 в НТЦ «Информрегистр» за 2006 г.
Публикация результатов исследований Основные положения
диссертации опубликованы в 70 печатных работах, в том числе 21 статья в изданиях из перечня ВАК РФ, 8 книг по специальности (81,3 п. л.).
Структура и объём работы Диссертация изложена на 406 страницах
машинописного текста, включающих 66 таблиц, 37 рисунков, 30
приложений. Список цитируемой литературы составляет 474 источников, в том числе 129 на иностранных языках.
Биологический потенциал растений земляники садовой
Земляника садовая - многолетнее, травянистое, обладающее высокой пластичностью растение, высотой 10-40 см., хорошо ветвящееся, побеги дициклические. Возобновление симподиальное. Обычно побег возобновления развивается в пазухе верхнего листа розетки (предшествующего цветоносу) побега предыдущего порядка. В течение первого периода вегетации - это вегетативный розеточный побег с короткими междоузлиями. В конце лета в его верхушечной почке формируется зачаток соцветия, которое развивается на следующий год. Листья очередные, длинночерешчатые, тройчатые. Листочки (длина 5-15 см.), овальные или яйцевидные, верхний в очертании правильный, с коротким черешком два боковых - асимметричные, сидячие. Продолжительность жизни листьев земляники 30 дней. Часть листьев образовавшихся весной, отмирают после сбора урожая. Затем вырастают так называемые осенние листья, которые уходят в зиму. Молодые стебли, листья и цветоносы опушенные (Яковенко, 1996, 2001; Khanizadeh, 2000; Культура земляники.., 2003; Говорова, 2004; Никиточкина, 2007; Батурин, 2010). Подземная часть земляники представлена многолетним корневищем и придаточными корнями. Корневая система взрослого растения состоит из боковых сильноразветвленных корней и придаточных корней рожков. Основная масса корней располагается в верхних слоях почвы на глубине 25- 30 см и лишь отдельные корни маточного (первого) рожка -на глубине 50 см. Рост корневой системы весной начинается на восемь дней раньше, чем рост листьев и происходит, в основном, за счёт запасных веществ, отложенных в рожках предыдущего года и имеет широкую границы температурного оптимума 14-30 0С (Ярославцев, 1988; Колесникова, 2000; Стольникова, 2009).
Растения имеют специализированные органы вегетативного размножения - усы, развивающиеся в пазухах нижних листьев розеточного побега текущего года. С ботанической точки зрения, усы - это столоны, всегда состоящие из двух метамеров, длина междоузлий может быть более 20 см. Усы заканчиваются прикорневой розеткой, на ее базальной части формируются придаточные корни. Из пазушной почки ее первого метаморфизированного листа развивается ус следующего порядка. Плодоношение у таких розеток начинается на первый или второй год после посадки. Цветоносы верхушечные, соцветия щитковидные, ветвящиеся до 3-4-го порядков, многоцветковые. Цветки обычно обоеполые, диаметром более 2 см., на длинных цветоножках характерно наличие подчашия, число листков которого равно числу чашелистиков (Говорова, 2004; Bentvesen, 2006).
Сорта земляники подразделяются на плодоносящие в июне-июле (короткодневные или традиционные), ремонтантные и нейтрально-дневные на основании их реакций в отношении фотопериода, формирования цветочных почек. Обычные сорта классифицируются как факультативно короткодневные растения, но формирование цветочных почек может встречаться и при длинном дне, если температура ниже 16С (Sto, 1962; Heide, 1977; Зубов, 2004; Говорова, 2011). Ремонтантные сорта классифицируются как длиннодневные, так как они начинают закладывать цветочные почки, когда длина дня превышает 12 часов (Darrow, 1966; Волкова, 1998; Говорова, 2004, Мартынова, 2007; Константинов, 2008).
Особенность ремонтантных сортов состоит в том, что соцветия развиваются за 2-3 недели, и растения могут цвести и плодоносить до 3-4 месяцев в сезоне (непрерывно или волнообразно) (Чухляев, 1982; Киртбая, 1989; Волкова, 1993; Стольникова, 2007).
Ремонтантная земляника по характеру формирования соцветий и побегов подобна обычной, но отличается повышенной скороспелостью и энергией ветвления побегов. Различия проявляются уже у молодых розеток, которые, не успев ещё укорениться, цветут и плодоносят. После закладки терминального соцветия в точке роста розетки активизируется её верхняя пазушная почка, которая будет развиваться в побег продолжения. Таким образом, соцветие продолжения формируется как пазушное, т.е. закладывается в точке роста пазушной почки, а не развитого побега. В Калифорнийском университете созданы нейтрально-дневные сорта. Они отличаются от ремонтантных и обычных короткодневных сортов тем, что закладывают соцветия на длинном и коротком дне. М. Nicoll и G. Gаlletta (1980) утверждают, что характерные черты ремонтантности тесно связаны с габитусом растения. Интродукция ремонтантных сортов более перспективна, чем обычных, так как для формирования соцветий им не нужно столь жёсткого сочетания определённого фотопериода и температуры. Адаптационные возможности ремонтантной земляники существенно расширились с созданием нейтрально-дневных сортов.
Сорта земляники различаются по габитусу куста, признакам листа, прилистников, цветоносов, цветка и ягоды, а также по ряду биологических и хозяйственных свойств, которые необходимо учитывать при разработки сортовой технологии и сортоизучению (Мюллер, 1970; Волкова, 1998; Айджанова,2002; Сорокопудов, 2004). Габитус куста у сортов земляники выражены слабо и не имеют большого значения для определения сорта. Можно отметить следующие основные признаки куста: габитус, характер роста и плотность, облиственность, количество розеток, сила развития розеток. Размеры и форма куста в основном определяется количеством листьев, длиной их черешков и направлением их роста. Данные признаки могут изменяться в зависимости от возраста растений и условий выращивания (свет, температура, влажность) (Катинская, 1961; Мажоров, 1984; Полевой,1989; Гель, 1990; Стольникова, 2007).
Габитус может быть шаровидной формы (Дукат); полушаровидной (Золушка, Брайтон, Маршал) и плоской формы, когда черешки у большинства листьев примерно одинаковой длины, а листья расположены параллельно земле (Эрис, Зенит). Высокими следует считать кусты, у которых основная масса листовых пластинок находится на уровне 30 и более сантиметров над поверхностью почвы. У кустов средней высоты листовые пластинки расположены на высоте 20-25 см, у низких - на высоте 15-25 см. В большинстве случаев у сортов, имеющих высокие кусты, черешки листьев направлены вертикально вверх или растут слегка наклонно (Мартынова, 2007).
Применение физиологически активных веществ технологии культивировании земляники садовой
В природе существует два способа размножения растений: генеративное и вегетативный. При вегетативном размножении сохраняется генотип материнского растения и сокращается продолжительность ювенильного периода. Вегетативное размножение зависит от сорта, его способности образовывать на побегах розетки, возраста растений и условий агротехники (Зубов, 2004). Иногда маточный рожок отмирает, и куст земляники распадается на отдельные дочерние части. Это явление называется партикуляцией. Партикуляция - естественный способ вегетативного размножения земляники, связанный со старением материнских особей и соответственно формированием дочерних (Киртбая 1989; Копылов, 1995; Adams, 1986). Усы формируются из пазушных вегетативных почек средней зоны прироста прошлого года. Побеги земляники, с усами и розетками обычно называют наземными столонами. Усы появляются в конце мая - начале июня, в период цветения. Активность роста усов намного увеличивается после окончания плодоношения. На маточных и молодых промышленных плантациях они образуются раньше, чем на плодоносящих насаждениях. Количество усов и способность розеток укореняться являются сортовыми признаками. Так, наиболее интенсивное усообразование, а следовательно, высокий коэффициент размножения характерен для сортов Редгонтлит, Кулон, Гранатовая, Кокинская ранняя, Холидей. Наоборот, сорт Бархатная нуждается в стимулировании усообразования. Окраска усов, их толщина являются апробационными признаками сортов.
Каждое маточное растение земляники может дать от 12 до 100 штук и более растений (розеток). Наиболее ранняя и высокого качества рассада получается из первых узлов, расположенных ближе к материнскому кусту (Шаталова, 1975; Чухляев, 1984; Мажоров, 1993; Никиточкина, 2007)
Размножение делением куста применяют на ремонтантной садовой форме земляники, которая не образует усов. Двухлетний куст с большим количеством рожков, которые имеют несколько почек, розетку листьев и придаточные корни аккуратно выкапывают и разделяют на части – рожки (Агафонов, 1984; Dale, 1993; Pomares, 1994; Martinelli, 2000).
Клональное микроразмножение растений. Достижения в области культуры клеток и тканей привели к созданию принципиально нового метода вегетативного размножения - клонального микроразмножения (получение в условиях in vitro генетически идентичных исходному экземпляру). В основе метода лежит уникальная способность растительной клетки под влиянием экзогенных воздействий давать начало целому растительному организму (Зубов, 2004; Белякова, 2010).
По сравнению с традиционными методами размножения, используемыми в сельскохозяйственной практике, клональное размножение в культуре in vitro обладает рядом преимуществ (Попов, 1985; Киртбая, 1989; Жаркова , 1982, 1984; Катаева, 1981; Алексеенко, 1998; Щипунова, 2003). Во-первых, коэффициент размножения гораздо выше, чем при обычных методах (Cameron, 1986). Например, из одной меристематической верхушки земляники в год можно получить сотни тысяч растений (Алексеенко, 1998). Во-вторых, не прерывать размножение растений круглый год (Бакун, 1985; Бутенко, 1990; Александрова, 1995; Адомайтис, 2000; Технологический прогресс, 2001; Белошапкина, 2001).
Метод размножения in vitro очень экономичен. Тысячи растений могут расти на относительно небольшой лабораторной площади (Приложение 1, фото 58) (Трушечкин, 1973; Приходько, 1993; Высоцкий, 1998, 2000).
Кроме того, пониженное число вирусных частиц в активно делящихся меристематических клетках способствует оздоровлению растений от вирусов и других патогенных микроорганизмов. На практике было показано, что чем меньший размер меристематической верхушки побега используют в качестве исходных эксплантов, тем больше вероятность получить здоровое растение, но процент эксплантов, развившихся при этом в целые растения, снижается (Boxus, 1974; Rosati, 1992; Machackova, 2003).
Помимо возможности оздоровления растений от вирусной инфекции и ускоренного размножения растений, методы культуры изолированных тканей и органов позволяют создать своеобразный банк ценных сортов растений, которые можно хранить длительное время (Scott, 1975). При этом способностью к хранению обладают как полностью развитые пробирочные растения, так и отдельные органы. Таким образом, удалось сохранить пробирочные растения земляники до 6 лет (Лукьянова, 1998; Наделюев, 2000, 2001).
Преимущества способов получения и размножения растений с использованием культуры изолированных тканей и органов неоспоримы, Однако пока плодовые и ягодные растения, получаемые и размножаемые in vitro, дороже растений, размножаемых традиционными способами (Бутенко, 1990; Алексеенко, 1998; Высоцкий, 1998; 2000). Резервом увеличения производства ягод земляники является снижение потерь урожая от болезней и вредителей, распространяющихся с заражением посадочного материала. От качества посадочного материала зависит продуктивность плантации земляники. Поэтому его выращивание должно проводиться на специальных маточниках. Должна быть обеспечена: строгая изоляция и профилактика повторных заражений (обеззараживание грунта, почвы, проведение профилактических и хемотерапевтических защитных мероприятий); оценка качества посадочного материала на всех этапах размножения (проведение обследований, наблюдений, анализов); выбраковка ослабленных и пораженных растений; выпуск посадочного материала высокого качества, которое гарантируется соответствующими документами. (Деменко, 1978; Савздарг, 1983; Высоцкий, 1990; Белошапкина, 2001; Паскеев, 2001; Наделюев, 2002,).
Стохастическое моделирование выбора сорта земляники в зависимости от агроклиматических условий выращивания
Ярославская область расположена в центральной части Восточной Европейской равнины. Входит в состав Центрального федерального округа. Граничит с Тверской, Вологодской, Костромской, Ивановской, Владимирской и Московской областей. Площадь Ярославской области составляет 36,2 тыс. км, субъект, занимающий 0,21 % площади страны, 17,2 тыс.км занимают леса, 11,3 тыс.км сельхозугодья, 3,9 тыс.км водные объекты, 1,1 тыс.км болота, прочие земли - 2,7 тыс. км. Протяжённость области с севера на юг - 270 км, с запада на восток - 220 км. Климатические условия, геоморфологические особенности и геологическая структура Ярославской области благоприятствует болотообразованию и формированию крупных болотных систем. Болота занимают здесь более 130 тыс. га, что составляет более 3 % территории данного региона. Местность сильно расчленена многочисленными речками, протекающими в глубоких долинах, и сетью более или менее широких ложбин с плоским дном. В почвенном покрове Ярославской области преобладают дерново-подзолистые почвы, занимающие около 90% от общей площади почв. В северной части области, господствуют дерново-сильноподзолнстые почвы, развивающиеся на плоских слабодреннированных водораздельных поверхностях часто в сочетании с дерново-подзолисто-глеевыми и торфяно-подзолисто-глеевыми почвами. Общее количество дерново-сильно-подзолистых почв составляет 38% от общего количества почв всей области. Основная часть пахотных угодий и суходольных лугов расположена на дерново-подзолистых почвах.
Дерново-глееватые почвы, формирующиеся в условиях избыточного увлажнения, приурочены к нижним частям склонов и их шлейфам имеют ограниченное распространение менее 1%. Подзолисто-болотные почвы, не занимают больших площадей общее количество составляет немногим более 1,5%.
В южной половине области, в подзоне хвойно-широколиственных лесов, доминирую дерново-среднеподзолистые почвы. Они занимают более дренированные равнинные пространства или пологие склоны в условиях расчлененного рельефа. Общая площадь дерново-среднеподзолистых почв равна 40% от общей площади почв области.
Дерново-слабоподзолистые почвы приурочены в основном к легким породам (пескам и супесям) и занимают площадь около 12% от всей территории области. Основная часть площадей, занятая песчаными и супесчаными дерново-слабоподзолистыми почвами, покрыта сосновыми лесами.
В Ярославской области достаточно природных ресурсов для развития трудоемкой отросли сельского хозяйства, которой относится ягодоводство. Ярославская область находится в зоне умеренно континентального климата, вследствие смягчающего влияния Атлантического океана. Она отличается следующими климатическими характеристиками: средняя температура января -11 C, июля +18 C; сумма температур вегетационного периода составляет 1892 C; годовое количество осадков – 580-690 мм, причем большая их часть приходится на летний период (таблица 1)
Увлажнение территории определяется не только количеством осадков, но и испаряемостью. При одинаковом количестве осадков, но разной испаряемости, условия увлажнения могут быть различными. Для характеристики условий увлажнения пользуются коэффициентами увлажнения. Существует более 20 способов его выражения. Наиболее распространенными являются следующие показатели увлажнения: гидротермический коэффициент Г.Т. Селянинова, ГТК=10R/t, где R – месячное количество осадков; t – сумма температур за месяц (близка к показателю испаряемости); радиационный индекс сухости М.И. Будыко: Ri=R/Lr, где Ri – радиационный индекс сухости, он показывает отношение величины радиационного баланса R к сумме тепла Lr, необходимого для испарения осадков за год (L – скрытая теплота парообразования); коэффициент увлажнения Высоцкого-Иванова.
В данном исследовании рассчитывали коэффициент увлажнения территории: Kу = R/Ep, где R – сумма осадков за месяц; Ep – месячная испаряемость.
На территориях с избыточным увлажнением обилие влаги отрицательно сказывается на процессах аэрации (вентиляции) почвы, т. е. на газообмене почвенного воздуха с атмосферным. Недостаток кислорода в почве образуется вследствие заполнения пор водой, из-за чего воздух туда не поступает. Это нарушает биологические аэробные процессы в почве, нормальное развитие многих растений нарушается или даже прекращается. На таких территориях произрастают растения-гигрофиты и обитают животные-гигрофилы, которые приспособлены к сырым и влажным местообитаниям. Для вовлечения территорий с избыточным увлажнением в хозяйственный, прежде всего сельскохозяйственный, оборот необходимы осушительные мелиорации, т. е. мероприятия, направленные на улучшение водного режима территории, отвод избыточных вод (дренаж).
В последние 2013-2015 года, благодаря хорошим погодным условиям, растения земляники начали вегетацию в конце апреля. В мае среднемесячная температура воздуха составляла 14,80С, что на 1,60С выше климатической нормы. В начале июня отсутствовали поздневесенние заморозки, что привело к сохранению цветков и завязей, следовательно, способствовало благоприятному формированию урожая. В начале вегетации осадков выпало 43 мм (гидротермический коэффициент по Селянинову Г.Т. составил 1,2), что свидетельствует о хорошем увлажнении почвы из-за большого количества растаявшего снега и осадков, выпавших в мае (таблица 2). В ходе наблюдений, на всех научных делянках было отмечено обильное цветение и хорошее формирование завязей. Формирование завязей у ранних сортов земляники отмечались на 6 дней раньше обычных сроков, у среднего срока созревания на 8 дней, у поздних сортов на 5 дней. В начале июня отмечали обильные дожди, а среднесуточная температура воздуха по состоянию на 15 июня была 15,1 0С, что на 0,60С ниже нормы, самая низкая температура отмечалась 3 июня, самая высокая – 29,00С – 14 июня. Осадков выпало в первой половине месяца 71 мм (гидротермический коэффициент по Селянинову Г.Т. составил 1,2), что свидетельствует о переувлажнении в июне (таблица 2). В зимний период снежный покров в Северо-Западном регионе РФ позволяет растениям земляники иметь высокую зимостойкость, количество осадков достаточно для вступления в плодоношение, а температурный режим способствует заложению цветочных почек для урожая следующего года.
Однако, в отдельные годы климатические условия могут создавать серьёзные проблемы для роста и развития земляники, такие как: возвратные заморозки в начале июня, недостаточное количество снежного покрова, низкие температуры в зимний период.
Таким образом, при грамотном подходе к выбору сорта, современным приёмам агротехники в Северо-Западном регионе РФ есть все предпосылки получать качественный урожай земляники садовой в открытом грунте.
Влияния опыления при производстве земляники в теплице
Многолетние наблюдения в Ярославской области, показывают, что наиболее целесообразно закладывать плодоносящие плантации в осенний период. При весенней посадке продуктивность снижалась в первый год плодоношения у сортов Эстафета на 16 %, Редгонтлет - 18 %, Зенит - 15%, Зефир - 18% (таблица 22). Весной вновь посаженные растения подвергаются воздействию ярких солнечных лучей, что отрицательно сказывается на приживаемости рассады. Подобный механизм позволяет растениям в экстремальных условиях сформировать лишь такой минимум генеративных органов, которые они в состоянии обеспечить необходимыми веществами для нормального созревания.
Заметим, что сроки посадки плантаций существенно не влияют на продолжительность прохождения генеративных фенофаз (цветение и созревание). Например, созревание определялось главным образом биологическими особенностями сорта и агрометеорологическими условиями в первой половине вегетационного периода. Продолжительность созревания ягод в Северо-Западном регионе составляла 26-дней. Наибольшее поступление урожая приходилось на 3-5-й сбор и варьировало в интервале 67-85 % общей урожайности за текущий год. Биометрическая характеристика качества урожая также определялась биологическими особенностями сорта, складывающимися погодными условиями и не зависела от сроков посадки.
Средняя масса ягод первого сбора для изучаемых сортов для осенних сроков посадки составила 14,7 г, для весенних сроков 14,5 г, массового сбора – 10,1 и 10,3 г, соответственно. Различия между сравниваемыми вариантами несущественны.
Не выявлено влияние изучаемого фактора на дегустационную оценку урожая. Изучаемые сорта характеризовались высокими вкусовыми и товарными качествами, которые в незначительной степени варьировали по годам (Приложение 5). Вкусовые качества за весь период эксплуатации насаждений для исследуемых сортов изменялись в интервале 4,4- 5,0 балла. В период эксперимента факторы внешней среды в течение всего периода проведения эксперимента не вызвали заметного повреждения насаждений.
Таким образом, в условиях Северо-Западного региона РФ плодоносящие насаждения земляники сортов Зефир –368, Редгонтлет – 448, Эстафета -350г/куста сохраняют высокую продуктивность в течение четырёх лет эксплуатации. С использованием мульчирующих материалов для всех изученных сортов неоспоримое преимущество имеет осенняя посадка плодоносящих насаждений при использовании мульчирующих материалов.
Хозяйственно-ценные признаки сортов земляники зависят от эколого географического происхождения и от фотопериода. К наиболее востребованным сортам относятся адаптированные высокопродуктивные сорта с какими-либо выраженными ценными признаками. Например, к таким обычно относят в Белорусском НИИ (Дарница, Красный берег), в Литве (Нида, Вента), в Канаде (Хоней, Озер-Бьюти, Холидей, Тотем, Брайтон, Женева, Трибьют), в Голландии (Полка, Викода, Эльсанта), в Англии (Талисман, Редгонтлет, Симфония, Эрис).
Большинство изучаемых сортов выведены в условиях более мягкого климата, поэтому основной задачей по улучшению сортимента земляники является отбор перспективных адаптивных сортов для Северо-Западного региона РФ.
За рубежом за последние двадцать лет, выведены урожайные ремонтантные сорта (Озерк Бьюти, Ред Рич), в Калифорнии выведены сорта нейтрально-дневного типа (Брайтон, Сельва, Эмра Кей, Ферн). Ремонтантные сорта классифицируются, как длиннодневные, так как они начинают закладывать цветочные почки, когда длина дня превышает 16 часов, при температуре воздуха 180С. Некоторые авторы считают, что интродукция ремонтантных сортов более перспективна, чем традиционных, так как для закладки соцветий им не нужно строгого сочетания определенного фотопериода, температуры, влажности (Волкова, 1993; Лутов, 2003; Пысина, 2003).
Урожайность является наиболее важным хозяйственно-биологическим признаком, она зависит от структурных признаков: количества листьев, числа цветоносов, числа ягод на цветоносе, средней массы ягод. У нейтрально дневных сортов рост листьев в Ярославской области начинается в конце апреля при температуре 90С. При подробном изучении формировании листового аппарата, который у земляники идет в три основных этапа (отрастание весенних, летних и осенних листьев). В период вегетации на растении формируется в среднем до 46 листьев. Наши исследования показали, что до начала плодоношения количество листьев составляет 80% (Брайтон, Женева, Трибьют), у Сельвы 45% от общего колочества за период вегетации. У сорта Сельва отмечали увеличение числа листьев на растениях во второй половине лета. Изучение связи площади листовой поверхности растения с продуктивностью показало, что между ними существует значимая положительная корреляция r = 0,9 (рисунок 7).