Содержание к диссертации
Введение
1 Научное обоснование влияния пищевого режима и обработок стимуляторами роста растений на урожайность томатов (обзор литературы) 9
1.1 Использование в овощеводстве стимуляторов роста растений 9
1.2 Применение минеральных удобрений при возделывании томата 25
2 Условия, схемы и методика проведения исследований 34
2.1 Почвенно-климатические условия проведения исследований 34
2.2 Схемы опытов 39
2.3 Методика проведения исследований 41
2.4 Агротехника опытов 42
2.5 Водопотребление томатов в опытах 44
3 Результаты исследования влияния различных доз минеральных удобрений на продуктивность томатов 46
3.1 Влияние различных вариантов пищевого режима на прохождение фенологических фаз и продолжительность вегетационного периода томатов 46
3.2 Структура урожая и продуктивность томатов при различных пищевых режимах 50
3.3 Влияние доз вносимых удобрений на показатели качества плодов томатов 60
4. Влияние стимуляторов роста на урожайность и качество плодов томатов 71
4.1 Продолжительность вегетационного периода томатов в зависимости от обработок стимуляторами роста растений 71
4.2 Структура урожая и продуктивность томатов при применении различных стимуляторов роста 75
4.3 Качество плодов томатов в зависимости от применения стимуляторов роста растений 85
5 Экономическая эффективность приемов возделывания гибридов томатов 100
Заключение 104
Список использованной литературы 107
Приложения 128
- Использование в овощеводстве стимуляторов роста растений
- Влияние различных вариантов пищевого режима на прохождение фенологических фаз и продолжительность вегетационного периода томатов
- Структура урожая и продуктивность томатов при применении различных стимуляторов роста
- Экономическая эффективность приемов возделывания гибридов томатов
Использование в овощеводстве стимуляторов роста растений
Перед российскими овощеводами стоит задача по увеличению производства овощей. Осуществить ее невозможно без внедрения новых интенсивных технологий выращивания, в том числе и с использованием различных стимуляторов роста, которые увеличивают урожайность овощных культур и повышают устойчивость к неблагоприятным факторам внешней среды [45].
Стимуляторы (регуляторы) роста растений или ростовые вещества – это синтетические препараты, созданные на основе натуральных фитогормонов – ауксинов, гиббереллинов, цитокининов, этилена, брассиноидов и абсцизинов. Непосредственно сами эти фитогормоны не получили широкого распространения, но вот препараты на их основе приобрели большую популярность. К концу 2010 года на планете было известно уже более 5,5 тысяч таких соединений. Но используют в сельском хозяйстве пока только около 60 наименований. Это говорит о том, что их широкое производственное применение находится в самом начале [40,111,136,175,190].
Регуляторы роста могут усиливать или ослаблять проявление различных признаков и свойств растений, но только тех, которые входят в их генотип. Их применение не отменяет влияния на урожайность других факторов ее формирования, но при их использовании можно компенсировать некоторые недостатки сортов и гибридов сельскохозяйственных культур. Эта причина является главной для пристального изучения механизма их воздействия на растения в молекулярном, физиологическом, биохимическом и генетическом аспектах. Изучение данного механизма дает возможность создавать соответствующие препараты, которые на данный момент достаточно широко применяются при производстве растениеводческой продукции. Современные аграрии получают высокие урожаи сельскохозяйственных культур только применяя экологически безопасные и генетически безвредные регуляторы роста растений [1,134,140,147].
Искусственно созданные ростостимулирующие препараты начали использовать в растениеводстве начиная с 70-х годов XX века, но они быстро заняли одно из ведущих мест в таких отраслях сельского хозяйства как производство животноводческой и растениеводческой продукции [57,58,134].
Спектр данных препаратов очень широк. Такие процессы растений как: рост, цветение, плодообразование и созревание растений имеют значительное влияние на количественные и качественные характеристики урожая, выбор правильных агротехнических приемов для возделывания уборки сельскохозяйственных культур, а также на сроки хранения полученной продукции. Росторегулирующие препараты, B свою очередь, влияя на эти процессы, значительно улучшают эти показатели [20,38,80,107,175].
На сегодняшний день наиболее востребованной является именно точечная регуляция, стимулирующая определенные ростовые и репродукционные процессы жизнедеятельности растений. Это возможно сделать только при использовании искусственно созданных регуляторов роста растений. Поэтому сейчас, для расширения перечня используемых стимуляторов роста растений, идет широкомасштабный отбор нужных препаратов среди новых химических соединений. Выбор теста, количество и структура тест-систем зависят от конкретной задачи, стоящей перед учеными. Наиболее частым является подбор стимуляторов роста с характером воздействия на растения, аналогичным характеру воздействия эталонов (уже изученных известных веществ), а также регуляторов роста с определенным физиологическим эффектом, который обладает заданным хозяйственно-полезным действием [76,115,172,173].
В сельскохозяйственном производстве регуляторы роста стали повсеместно применять благодаря тому, что такая наука, как физиология растений стала очень быстро развиваться. В особенности же на их распространение повлияли те ее разделы, которые занимаются изучением гормональных аспектов жизнедеятельности растений. Создаваемые в лабораториях ростостимулирующие препараты аналогичны природным фитогормонам, либо веществам, которые способны влиять на гормональный статус растений в необходимой направленности. Помимо всего прочего, ростостимулирующие препараты уменьшают функциональные и генетические нарушения клеточного деления, которое чаще всего происходит от продленного срока действия агрохимикатов [32,33,34,35].
Применение стимуляторов роста растений, имеющих большой диапазон воздействия, значительно снижает объемы использования химических средств защиты растений (фунгицидов, инсектицидов и гербицидов). Так как многие стимуляторы имеют ярко выраженное иммуностимулирующее действие, то их применение совместно со средствами защиты растений от болезней, понижает дозы расхода фунгицидов в среднем на 30-35%, что делает полученную продукцию экологически безопасной, а также значительно снижает ее себестоимость [89,105,186].
В последние годы чаще всего регуляторы роста растений используют чаще всего не только для увеличения урожая с единицы площади, так как эту проблему с легкостью решают правильное применение удобрений и режим увлажнения почвы, но и для избежания полегания зерновых при применении интенсивных технологий их возделывания, одновременного созревания плодов, необходимого для их механизированной уборки, укорачивания периода вегетации растений для получения раннего урожая (волокно хлопчатника) без изменения в меньшую сторону общего количества полученной продукции. Научно обоснованное применение стимуляторов роста позволяет решать именно такие проблемы [26,48,58,100,101,111].
Наибольшей физиологической активностью обладают чаще всего экзогенные (искусственные) ростостимуляторы. Они являются аналогами природных веществ, но так как получены искусственным путем (в лабораториях), то не могут называться фитогормонами. Искусственно созданные стимуляторы значительно превосходят по своей активности природные фитогормоны [101,168,169]. Применение искусственных ростостимулирующих препаратов играет очень большую роль в современных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур. Их использование помогает растениям реализовывать возможности, которые заложены в их организме, но могут не проявляться в каких-либо условиях. При применении данных препаратов необходимо помнить, что их действие не может выходить за рамки естественного генотипа растений. Ростостимулирующие препараты только помогают растению в раскрытии уже имеющегося у него жизненного потенциала, который в силу каких-либо причин (например, неблагоприятных климатических условий), не может реализоваться. Для получения экзогенных стимуляторов роста применяют химические или микробиологические методы. Стимуляторы помогают улучшать корнеобразование, регулировать цветение, плодообразование и созревание, замедлять или ускорять прорастание семян, луковиц или клубней, создавать партенокарпические (бессемянные) плоды, задерживать или стимулировать рост побегов, стеблей и др. [21,57,58,112].
Экзогенные стимуляторы роста растений вносят изменения в биохимические реакции, проходящие внутри растений. Это приводит к изменению роста, развития и продуктивности растительных организмов. Росторегулирующие препараты также могут повышать устойчивость растений к неблагоприятным факторам окружающей среды, замедлять или ускорять процессы роста, развития и созревания. Эти свойства стимуляторов ученые широко используют для разработки новых препаратов и для их практического применения. Первыми широко в сельском хозяйстве стали применяться такие химические регуляторы роста, как ретарданты [30,31,57,165].
В Советском Союзе стимуляторы роста (или, как их тогда называли, ростовые вещества) начали широко использовать в сельском хозяйстве после Великой отечественной войны, так как страна нуждалась в высоких урожаях сельскохозяйственных культур. Такие ученые, как Ю.В. Ракитин, Н.И. Якушкина, Л.А. Христева, Д.С. Орлов и другие внесли большой вклад в изучение и внедрение стимуляторов роста в сельское хозяйство нашей страны [124,125,141,142,145,167].
Использование биологически активных веществ в современном сельском хозяйстве решает еще одну из проблем нашей планеты — с увеличением урожайности сельскохозяйственных культур не ухудшается экологическая обстановка, тогда как повсеместное и, чаще всего бесконтрольное, применение пестицидов приводит к ухудшению экологической обстановки в целом [24,25,147].
Искусственные стимуляторы роста растений действуют на растения по-разному. Хотя стимуляторы влияют на жизнедеятельность растений, но в отличие от удобрений, в них отсутствуют питательные элементы. Но использование оптимальных агротехнических приемов возделывания с научно обоснованным применением органических и минеральных удобрений делает действие регуляторов роста растений более эффективным и приводит к увеличению и улучшению образования ростовых веществ в растениях [62,72,77,85].
Некоторые растительные пигменты, биологически активные гуминовые кислоты и витамины обнаруживаются и в природных субстратах (например в сапропеле). Это указывает на то, что там же можно обнаружить другие гормональные вещества. Очень большая часть различных групп микроорганизмов может синтезировать некоторые из регуляторов роста, например гиббереллины и цитокинины [127].
Влияние различных вариантов пищевого режима на прохождение фенологических фаз и продолжительность вегетационного периода томатов
Продолжительность периода вегетации и прохождение фаз и межфазных периодов томатов являются важными критериями для оценки условий формирования урожая.Основными факторами, влияющими на продолжительность данных периодов, являются метеоусловия, биологические особенности сорта, элементы технологии возделывания [121].
Проведенные трехлетние исследования показали, что на продолжительность фаз, отдельных межфазных периодов, а также периода от высадки томата в поле до первого сбора оказывали влияние дозы внесенных удобрений в качестве подкормок. Из полученных данных видно, что на вариантах опыта, где предусмотрена большая доза удобрений, продолжительность данного периода превышает тот же показатель на контрольном (без удобрений) варианте в среднем на 3-7 суток. Применение подкормок привело к удлинению периода вегетации за счет увеличения межфазных периодов: плодообразование – молочная спелость и молочная – полная спелость.
Высадка рассады в 2013 году на делянки была проведена 3 мая. В 2014 и 2015 гг. 6 мая. Дальнейшее прохождение фенологических фаз и межфазных периодов во все годы исследований отмечалось в полевых условиях и приведено в приложениях В.1, В.2, В.3, Д.1, Д.2, Д.3.
В течение вегетационного периода отмечались следующие фенофазы: посадка-цветение; цветение – плодообразование; плодообразование – молочная спелость; молочная спелость – полная спелость.
На межфазный период томатов высадка-цветение подкормки не действовали – на всех вариантах опыта он изменялся только в зависимости от гибрида. Так, у гибридов Купчиха и Баронесса его значение было минимальным и составило 29 суток, а максимальное значение было отмечено у гибридов Подарок женщине и Жирдяй и составило 32 суток. По вариантам пищевого режима отличий от контроля не отмечалось.
На рисунке 4 приведены данные по продолжительности межфазного цветение - плодообразование.
Анализ полученных данных показывает, что увеличение подкормок привело к увеличению межфазного периода цветение - плодообразование на 3-4 суток по сравнению с контролем. Самым коротким по продолжительности этот период был у гибридов Жирдяй и Властелин степей и составил 14 суток. Максимальные значения были отмечены у гибридов Ажур и Подарок женщине и составили 20 и 19 суток, соответственно.
Продолжительность межфазного периода плодообразование – молочная спелость представлена на рисунке 5. Как видно из представленных данных, у трех изучаемых гибридов (Жирдяй, Баронесса и Властелин степей) данный межфазный период на вариантах с подкормками более продолжителен, чем на контроле, но на обоих вариантах минерального питания (с подкормками в дозе N120 и N180) абсолютно одинаков.
У гибрида Ажур применение подкормок в дозе N120 не повлияло на продолжительность данного межфазного периода – его продолжительность на этом варианте была идентична этому же показателю на контроле. Но увеличение уровня минерального питания незначительно увеличило продолжительность данного межфазного периода на 1 сутки.
У гибридов Купчиха и Подарок женщине применение повышенных доз минеральных удобрений увеличило продолжительность межфазного периода плодообразование - молочная спелость в среднем на 3-4 суток. Максимальная продолжительность была отмечена у гибрида Подарок женщине на варианте с применением трех подкормок (N180), минимальная продолжительность была у гибридов Купчиха, подарок женщине и Властелин степей на контрольном варианте с фоновым внесением удобрений.
Анализируя данные рисунка 6, можно сделать вывод, что повышенное минеральное питание увеличило продолжительность межфазного периода молочная – полная спелость у всех изучаемых гибридов томатов. Самым продолжительным этот период был на варианте опыта с трехкратным применением подкормок в суммарном размере N180.
Из данных рисунка видно, что на контрольном варианте – без применения подкормок продолжительность вегетационного периода на томатах была наименьшей и варьировала от 86 суток у гибрида Купчиха до 91 суток у гибрида Жирдяй. Применение подкормок привело к удлинению периода вегетации, максимальное значение -100 дней было отмечено у гибрида Подарок женщине на варианте с тремя подкормками.
В целом, придифференцировании применения минеральных подкормок прослеживается закономерность в увеличении продолжительности вегетационного периода и возможности реализации потенциальной продуктивности изучаемых овощных культур.
Структура урожая и продуктивность томатов при применении различных стимуляторов роста
Применение различных стимуляторов роста растений во все годы исследований оказало существенное влияние и на продуктивность и на структуру урожая изучаемых гибридов томатов. Урожайность томатов при внекорневых обработках растений препаратами НВ-101, Иммуноцитофит и Экогель была значительно выше, чем на контроле. Данные по урожайности подтверждены результатами дисперсионного анализа (приложения Е.1-Е.6)
В 2013 году такой показатель структуры урожая как масса 1 плода варьировал от 120,4 г у гибрида Ажурна контрольном варианте до 203,4 г у гибрида Баронесса на варианте с препаратом Экогель. Максимальное количество плодов на одном растении в среднем за вегетацию было отмечено у гибрида Подарок женщине на варианте с препаратом Экогель – 31,6 шт (табл.13).
В таблице 14 приведены данные по биологической и товарной урожайности изучаемых гибридов томатов в 2013 году.
Самая высокая биологическая урожайность была отмечена у гибрида Купчиха: на вариантах с применением препарата Иммуноцитофит и стимулятора роста Экогель он показал урожайность 138,2 и 155,2 т/га, соответственно. Минимальная продуктивность была получена на контрольном варианте у гибридаЖирдяй– 84,5 т/га.
Максимальное количество плодов на одном растении в 2014 году было также зафиксировано у гибрида Подарок женщине на варианте с препаратом Экогель – 30,6 шт (табл.15). Минимальное значение этого показателя было отмечено на контроле у гибридов Купчиха, Жирдяй и Властелин степей и составило 16,0, 14,5и 16,8 шт, соответственно.
Масса 1 плода колебалась от 164,1 г у гибрида Подарок женщине на контрольном варианте до 205,1 г у гибрида Жирдяй на варианте с обработками Экогелем.
Максимальная биологическая урожайность томатов на варианте с препаратом НВ-101 была отмечена у гибридов Подарок женщине, Баронесса и составила 121,1 и 119,8 т/га, соответственно (табл. 16). На вариантах опыта с обработками Иммуноцитофитом и Экогелем самые высокие значения этого показателя были у гибридов Купчиха и Подарок женщине - их урожайность составила 132,4 и 140,1 т/га при применении Иммуноцитофита и 156,5 и 161,7 т/гапри использовании Экогеля, соответственно. Минимальная продуктивность на всех вариантах с применением стимуляторов роста отмечена у гибридовКупчиха (105,7 т/га), Властелин степей (109,6 т/га), Жирдяй (111,0 т/га) и Ажур (113,3 т/га) на варианте с обработками препаратом НВ-101. Урожайность ниже 90,0 т/га была зафиксирована у трех изучаемых гибридов на контрольных вариантах: у гибрида Жирдяй (80,2 т/га), Властелин степей (83,5 т/га) и Купчиха (88,5 т/га). Обработка всеми применяемыми стимуляторами роста увеличивала продуктивность томатов, но самым эффективным в 2014 году оказался препарат Экогель.
У гибридов Купчиха, Ажур и Жирдяй в 2015 году на всех вариантах с обработками стимуляторами роста масса одного плода превысила 200,0 г (табл.17).
Максимальной она была 217,9 г у гибрида Жирдяй на варианте с препаратом Экогель. Минимальная масса в этом диапазоне отмечена у гибрида Купчиха и составила 201,1 г. Практически у всех остальных гибридов на всех вариантах опыта этот показатель превысил 180,0 г.
Как и в предыдущие годы исследований, гибрид Подарок женщине в 2015 показал максимальное значение по количеству плодов на одном растении на всех вариантах опыта с применением ростостимулирующих препаратов – 22,1 шт (НВ-101), 25,2 шт (Иммуноцитофит) и 28,4 шт (Экогель). Минимальное количество плодов на одном растении было зафиксировано у гибрида Жирдяй на варианте без обработок – 14,2 шт.
Наиболее высокая биологическая урожайность была получена у гибрида Подарок женщине на варианте с обработками стимулятором роста Экогель и составила 158,8 т/га (табл. 18). На варианте с обработками препаратом Иммуноцитофит самая высокая продуктивность была отмечена у этого же гибрида и у гибрида Купчиха – 138,3 и 133,2 т/га, соответственно. Минимальные значения этого важнейшего агрономического показателя отмечены на контрольных вариантах у гибридов Жирдяй и Властелин степей– 83,1 и 84,2 т/га, соответственно.
На рисунках 23,24 и 25 представлены данные по структуре урожая в среднем за три года исследований.
Как видно из данных рисунка 23, наибольшее количество плодов на одном растении за вегетацию было отмечено у гибрида Подарок женщине на варианте с препаратом Экогель – 30,2 шт. У всех изучаемых гибридов на варианте с этим препаратом были зафиксированы самые высокие значения этого показателя. Минимальное количество плодов отмечено на контрольных вариантах у всех изучаемых гибридов, однако самое малое количество зафиксировано у гибрида Баронесса – 15,5 шт.
На рисунке 24 приведены данные по массе одного плода в среднем за вегетацию, за три года исследований. Анализируя полученные данные по массе 1 плода, можно сделать вывод, что практически у всех изучаемых гибридов томатов этот показатель находится на одинаковом уровне. На всех вариантах опыта с обработками стимуляторами роста растений масса одного плода была несколько выше, чем на контроле. Анализируя полученные данные по массе 1 плода, можно сделать вывод, что практически у всех изучаемых гибридов томатов этот показатель находится на одинаковом уровне. На всех вариантах опыта с обработками стимуляторами роста растений масса одного плода была несколько выше, чем на контроле.
Наименьшая масса одного плода отмечена у гибрида Подарок женщине на всех вариантах опыта, исключая контроль. Исходя из полученных данных по двум показателям структуры урожая – количеству плодов на одном растении и массе одного плода, можно сделать вывод, что у гибрида Подарок женщине продуктивность складывается за счет количества плодов, тогда как у других изучаемых гибридов урожайность растет за счет высокой массы плодов.
Экономическая эффективность приемов возделывания гибридов томатов
Для современных аграриев актуально выращивание новых сортов и гибридов овощных культур, дающих стабильно высокие урожаи и обладающих низкой себестоимостью. Очень важным критерием при внедрении в производство новых сортов или элементов технологии возделывания является их экономическая оценка и эффективность.
В наших исследованиях для оценки экономической эффективности использовали такие показатели как: урожайность, стоимость реализованной продукции, себестоимость, прибыль, рентабельность. Себестоимость для каждого варианта опытов определялась по технологическим картам. При составлении технологических карт учитывались стоимость системы и установки системы капельного орошения, оплата труда и обработка химическими средствами защиты растений, ГСМ, стоимость семян. Цена реализации томатов в среднем за 2013-2015 гг составила 9,33 руб. Данные по годам исследований представлены в приложениях К.1, К.2, К.3, Л.1, Л.2, Л.3.
Расчет экономической эффективности выращивания 6 гибридов томатов показал, что на всех вариантах опытов возделывание этой культуры рентабельно.
На контрольных вариантах (без подкормок и обработок стимуляторами) самая высокая рентабельность была отмечена у гибрида Подарок женщине – 38,6%.
Расчет экономической эффективности возделывания томатов с использованием различных уровней минерального питания показал, что применение повышенных доз минеральных удобрений повышает рентабельность прямо пропорционально их урожайности. В среднем за три года исследований на варианте с двумя подкормками (N120) рентабельность варьировала от 79,4% у гибрида Жирдяй до 108,1% у гибрида Подарок женщине.
Внесение минеральных удобрений в дозе N180 еще больше увеличило урожайность томатов, и, как следствие, увеличилась и рентабельность возделывания томатов. Так, максимальное значение этого показателя составило 148,7% у гибрида Баронесса, минимальное у гибрида Жирдяй – 109,2%.
Увеличение доз вносимых удобрений увеличило урожайность томатов и, соответственно, увеличило рентабельность выращивания, так как эффект от использования удобрений превысил затраты на их покупку и внесение.
Применение при возделывании томатов стимуляторов роста растений также увеличивает рентабельность производства. Так, на варианте с обработками препаратом НВ-101, рентабельность варьировала в пределах от 60,1% у гибрида Купчиха до 73,7% у гибрида Подарок женщине. При использовании препарата Иммуноцитофит у двух изучаемых гибридов были также отмечены высокие значения данного показателя – 97,3 и 91,0% у гибридов Подарок женщине и Купчиха, соответственно. Максимальные же значения рентабельности (выше 100%) были отмечены на варианте с обработками стимулятором роста Экогель – 107,3, 120,1 и 123,0 % у гибридов Ажур, Купчиха и Подарок женщине, соответственно.