На правах рукописи
ДЫЙКАНОВА Марина Евгеньевна
ПРОДУКТИВНОСТЬ ДЕТЕРМИНАНТНЫХ ГИБРИДОВ И ВЛИЯНИЕ
МУЛЬЧИРОВАНИЯ ПОЧВЫ НА ФОРМИРОВАНИЕ УРОЖАЯ
ТОМАТА В ПЛЕНОЧНЫХ ТЕПЛИЦАХ НА СОЛНЕЧНОМ ОБОГРЕВЕ
Специальность 06.01.06 – овощеводство
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук
Москва 2009 1 Диссертационная работа выполнена на кафедре овощеводства ФГОУ ВПО Российского государственного аграрного университета - МСХА имени К.А.Тимирязева.
Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Кудряшов Юрий Сергеевич
Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Добруцкая Елена Георгиевна кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Монахос Григорий Федорович
Ведущая организация: ФГОУ ВПО Российский государственный аграрный заочный университет
Защита состоится «14» декабря 2009г. в 16 час. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 220.043.01 при Российском государственном аграрном университете – МСХА имени К.А.Тимирязева по адресу: 127550, г.Москва, ул. Тимирязевская, д.49. Ученый совет РГАУ – МСХА имени К.А.Тимирязева, тел/факс 8-(495)976-24-
С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке РГАУ – МСХА имени К.А.Тимирязева.
Автореферат разослан «12» ноября 2009г. и размещен на сайте университета www.timacad.ru
Ученый секретарь Диссертационного совета, доктор сельскохозяйственных наук О.Н.Аладина
Общая характеристика работы
Актуальность темы исследований. Важной государственной задачей в решении проблемы сохранения здоровья, повышения трудоспособности и продолжительности жизни россиян является повышение производства и обеспечения населения высококачественными овощами.
Томат относится к наиболее ценным по питательным свойствам овощам и пользуется большим спросом у населения.
В Нечерноземной зоне для выращивания томата в весенне – летней культуре широко используются пленочные теплицы, особенно на солнечном обогреве, однако в связи с их неустойчивым микроклиматом и коротким периодом вегетации урожайность остается низкой.
В последние годы отечественными селекционерами созданы для пленочных теплиц ряд скороспелых детерминантных гибридов томата. В связи с этим возникла необходимость в изучении и подборе наиболее продуктивных из них, в разработке энергосберегающих низкозатратных способов оптимизации условий их выращивания.
Цель и задачи исследований. Цель исследований - повышение продуктивности томата в пленочных теплицах на солнечном обогреве. Для достижения указанной цели поставлены следующие задачи:
- изучить биологические особенности роста и развития детерминантных гибридов томата;
- оценить изучаемые гибриды по урожайности и качеству плодов;
- изучить влияние мульчирования полиэтиленовыми пленками с различной светопроницаемостью на температурный режим почвы;
- выявить влияние мульчирующих пленок на содержание почвенной влаги и сорную растительность;
полиэтиленовыми пленками на рост, развитие и урожайность томата.
- дать экономическую оценку эффективности применения изучаемых гибридов и мульчирования почвы полиэтиленовыми пленками при выращивании томата в пленочных теплицах на солнечном обогреве Объекты и предмет исследования. Объектами исследования являлись отечественные детерминантные гибриды томата F1Благовест, F1Сумоист, F1Семеныч, F1Тамерлан, F1Теремок, F1Ладушка, а также мульчирующие полиэтиленовые пленки: светопрозрачная, черная светонепроницаемая, молочно - белая частично светопроницаемая. Предметом исследования были биометрические параметры растений, урожайность и биохимический состав плодов томата; температурный режим и влажность почвы, наличие сорняков.
Научная новизна. Научная новизна исследований заключается в определении особенностей роста, развития и формирования урожая новых детерминантных гибридов томата в пленочных теплицах на солнечном обогреве в условиях Нечерноземной зоны. Установлено влияние мульчирующих полиэтиленовых пленок на микроклимат, урожайность и экономическую эффективность выращивания томата в пленочных теплицах на солнечном обогреве.
Практическая значимость. Выделены и рекомендованы производству высокопродуктивные гибриды томата и мульчирующие полиэтиленовые пленки, положительно влияющие на урожайность и экономическую эффективность выращивания томата в пленочных теплицах на солнечном обогреве.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
- особенности роста, развития и формирования урожая современных детерминантных гибридов томата в пленочных теплицах на солнечном обогреве;
- влияние мульчирующих полиэтиленовых пленок на условия выращивания и продуктивность томата в пленочных теплицах на солнечном обогреве;
- экономическая эффективность применения детерминантных гибридов и мульчирования почвы при выращивании томата в пленочных теплицах на солнечном обогреве.
Личный вклад соискателя. Диссертационная работа подготовлена на основании обобщения результатов выполненных исследований.
Планирование, закладка и проведение экспериментов, статистическая обработка и анализ полученных результатов выполнены автором лично.
Апробация и публикации результатов исследований. Основные положения, результаты и выводы диссертации доложены на Международной научной конференции молодых ученых «Приоритетный национальный проект «Развитие АПК» новые возможности для молодых ученых» (1 – июня 2006г), Международной научной конференции молодых ученых и специалистов, посвященной выдающимся педагогам Петровской академии ( – 6 июня 2008г), Международной научно-практической конференции «Нанобиотехнология в сельском хозяйстве» (15 – 19 декабря 2008г).
Структура и объем диссертации. Основные результаты исследований изложены на 146 страницах машинописного текста, содержит 22 таблицы, рисунков и 26 приложений.
Работа состоит из введения, 5 глав, основных выводов, предложений производству. Список литературы включает наименование, в т.ч. 24 на иностранных языках.
УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
Исследования проводились в 2004, 2005 и 2008 годах в весенних пленочных теплицах на солнечном обогреве Учебно – научного центра «Овощная опытная станция имени В.И.Эдельштейна» при РГАУ – МСХА имени К.А.Тимирязева.Основные агрохимические показатели пахотного слоя почвы (0 – 25) опытных участков следующие: рН -6,3; подвижные формы Р2О5 и К2О соответственно 551-650 и 251-360 мг/кг; нитратный азот 2,5-3,6 мг/кг водушно-сухой почвы. Содержание элементов минерального питания определялось: азот общий по Кьельдалю, фосфор по Кирсанову, калий – в 0,1Н уксусно- аммонийной вытяжке, рН – в водной суспензии.
Погодные условия за период проведения исследований заметно различались по годам: 2004год отличался поздней и прохладной весной и относительно холодной первой половиной лета. Во второй половине лета преобладала теплая погода, когда среднесуточная температура превышала среднемноголетнюю на 2,4-3,10С. Наиболее благоприятным для выращивания томата выдался 2005 год, среднемесячная температура превышала средние по годам на 2,2 – 3,30С. Последний заморозок весной был относительно ранним, а первый заморозок осенью – поздним. Это увеличило период вегетации томата в пленочных теплицах. 2008 год отличался резкими перепадами температуры в первой половине лета, и относительно низкой температурой в течение вегетации.
Поставленные задачи решали путем проведения двух лабораторно – полевых опытов.
Опыт 1: Особенности роста, развития и формирования урожая детерминантных гибридов томата в пленочной теплице на солнечном обогреве.
В исследования по сортоизучению включены шесть отечественных детерминантных гибридов: F1Благовест, F1Тамерлан – Селекционно семеноводческой фирмы Гавриш; F1Семеныч, F1Ладушка, F1Теремок – Селекционно – семеноводческой фирмы ГИСОК; F1Сумоист – Селекционно – семеноводческой фирмы Ильинична. В качестве стандарта взят гибрид F1Благовест.
Опыт 2: Влияние мульчирующих пленок на условия выращивания и продуктивность томата F1Благовест. Опыт включал следующие варианты:
1.Без мульчирования почвы (контроль).
2. Мульчирование светопрозрачной полиэтиленовой пленкой.
3. Мульчирование черной полиэтиленовой пленкой.
4. Мульчирование молочно – белой полиэтиленовой пленкой.
Рассаду выращивали в пленочной обогреваемой теплице с компьютерным управлением микроклимата, в горшочках емкостью 0,8 л. В возрасте 38 – 48 суток ее высаживали на постоянное место. Площадь учетной делянки 4,2 м2, повторность 4-х кратная. В опыте с мульчированием почвы рассаду высаживали в крестообразные разрезы в пленке.
В течение всего периода вегетации проводились фенологические и биометрические наблюдения. Учет урожая проводился весовым методом по опытным делянкам с учетом количества и массы стандартных плодов.
В опыте с мульчирующими материалами определяли температуру почвы на глубине 5, 10 и 15 см, максимальную и минимальную температуру на поверхности почвы а также температуру воздуха на высоте 5 см. Во всех вариантах опыта определяли содержание почвенной влаги, количество и сырую массу сорняков.
Биохимический анализ продукции проводили в период массового плодоношения с определением содержания в плодах сухих веществ, сахаров, кислотности, витамина С и нитратов по стандартным общепринятым методикам.
Закладка и проведение опытов осуществлялись в соответствии с требованиями «Методики опытного дела в овощеводстве и бахчеводстве»
под редакцией В.Ф.Белика (1992), «Методики Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур» (1975).
Статистическая обработка экспериментальных данных проводилась методом дисперсионного анализа (Доспехов Б.А., 1972, 1985) на компьютере с помощью программы Microsoft Excel.
Особенности роста, развития и формирования урожая детерминантных гибридов томата в пленочных теплицах на солнечном обогреве Особенности роста, развития и плодообразования.
При проведении исследований главной задачей было выявление гибридов томата, обеспечивающих максимальную урожайность качественных плодов в теплицах с неустойчивым микроклиматом на основе анализа особенностей роста, развития растений и формирования урожая.
Данные таблицы 1 свидетельствуют о том, что уже в рассадный период между изучаемыми гибридами по массе надземной части, корневой системы и всего растения наблюдались существенные различия. Гибриды F1Семеныч, F1Ладушка, F1Сумоист имели наибольшую массу надземной части: соответственно на 33, 28 и 22 % выше, чем у стандарта. Наиболее мощной корневой системой обладают гибриды F1 Сумоист и F1 Семеныч, масса корней у них в 2,16 и 1,87 раза выше, чем у стандартного гибрида F Благовест. Рассада гибридов F1 Теремок и F1 Тамерлан по массе корней также превосходили (в 1,5 раза) стандарт, однако по сырой массе надземной части они были близки к стандарту. Наименее развитой корневая система была у гибрида Ладушка.
Таблица 1. – Биометрические показатели рассады томата (возраст 38 суток) Гибрид F1 Корневой системы Надземной части Всего растения (стандарт) Биометрическими наблюдениями в течение вегетации установлены значительные различия между изучавшимися гибридами по темпам роста стебля, образованию листьев и их площади. Существенные различия выявлены в динамике формирования ассимиляционного аппарата (табл.2).
Таблица 2 – Динамика формирования ассимиляционного аппарата (дм2) детерминантными гибридами томата в пленочных теплицах на солнечном обогреве (среднее за 2004, 2005 и 2008 гг) всходов В первый период вегетации (до плодоношения) более высокими темпами идет нарастание площади листьев у гибридов F1Семеныч, F1Тамерлан, F1Сумоист. Максимальную площадь листьев все гибриды достигают к началу плодоношения. Наибольшей она была у гибридов F1Семеныч (67,1 дм2) и у F1Сумоист (61,9 дм2), что на 35 и 24% выше, чем у стандарта. В период массового плодоношения и до конца вегетации сокращение листьев у всех гибридов преобладало над их образованием, однако наиболее интенсивно оно наблюдалось у гибридов F1 Благовест и F Семеныч.
Фенологические наблюдения показали, что во все годы исследований массовые всходы появлялись на 4-5 сутки и существенных различий между изучаемыми гибридами по этому показателю не наблюдалось. Наиболее раннее начало цветения отмечено у гибрида F1Семеныч – в среднем на сутки от всходов. Позднее на 5 и 3 суток, по сравнению с гибридом Семеныч и со стандартом, вступали в фазу цветения остальные гибриды. В дальнейшем эти различия сказались на сроках начала созревания плодов и плодоношения (табл.3). Раньше других вступал в фазу плодоношения (на сутки от всходов) гибрид F1 Семеныч. Гибриды F1Сумоист, F1Теремок, F1Ладушка и F1Тамерлан начинали плодоносить на 3 - 2 суток позднее стандарта. Последний сбор плодов проводили у всех гибридов одновременно, разница в датах наблюдалась только по годам, наиболее протяженный период плодоношения был в 2004 и 2005 годах и составил в среднем суток.
Таблица 3. – Продолжительность фенологических фаз детерминантных гибридов томата в пленочных теплицах на солнечном обогреве (среднее за 2004, 2005 и 2008 годы) (стандарт) В среднем за все годы исследований наиболее длительным период плодоношения был у гибрида F1 Семеныч (61 сутки), а наименьшим у гибридов F1Ладушка, F1Теремок, F1Сумоист и F1Тамерлан.
Изучавшиеся гибриды существенно различались по плодообразованию.
Наиболее высокая завязываемость плодов отмечена у гибридов F1Семеныч (74,9 %), F1Благовест (65,5 %) и F1Сумоист (60,8 %). По количеству завязей в первых четырех соцветиях лидировал гибрид F1Семеныч, он превосходил стандартна 24 %. Гибрид F1Сумоист незначительно (на 2 %) опережал стандарт, остальные гибриды уступали стандарту. Еще более значительные различия между гибридами отмечены по количеству образовавшихся на растении стандартных плодов и их массе. Гибрид F1Семеныч формировал на растении стандартных плодов на 72 %, а гибрид F1Сумоист на 17 % больше, чем стандартный гибрид F1Благовест, остальные гибриды уступали стандарту Наибольшую массу стандартных плодов имели гибриды F1Сумоист (127 г) и F1Тамерлан (128 г), а наименьшую – (84 г) – гибрид F1Семеныч (табл.5).
Урожайность является важным показателем при оценке изучаемых гибридов томата. Особую ценность при выращивании в весенних пленочных теплицах без обогрева имеют гибриды, отличающиеся дружной отдачей урожая и обеспечивающие получение за короткий период вегетации достаточно высокую урожайность качественных плодов. В теплицах без обогрева ранней следует считать урожайность, полученную на 1 августа.
Наиболее высокая ранняя урожайность в среднем за 2 года получена у гибридов: F1Сумоист (4,2 кг/м2) и F1Семеныч (3,9 кг/м2), что соответственно на 45 и 34 % выше, чем у стандарта. Гибриды F1Тамерлан, F1Теремок и F1Ладушка во все годы по ранней урожайности уступали стандарту (табл.4).
В 2008 году в связи с более поздними сроками выращивания по всем гибридам ранней продукции получено не было.
Максимальная урожайность стандартной продукции за весь период вегетации во все годы исследований получена также у гибрида F1Сумоист (16,5кг/м2), что в среднем на 37% выше, чем у гибрида F1Благовест. Гибрид F1Семеныч обеспечил в среднем повышение общей урожайности на 27 %. У гибрида F1 Тамерлан общая урожайность была на уровне стандарта, а гибриды F1Теремок и F1Ладушка незначительно (в среднем на 6 и 5 % ) уступали стандарту.
В 2008 г выход стандартной продукции, по сравнению с предыдущими годами, был заметно ниже в связи с более коротким периодом вегетации.
Таблица 4.- Урожайность гибридов томата в пленочных теплицах на солнечном обогреве Благовест Гибриды F1 Сумоист и F1 Семеныч имеют наиболее высокую стандартность продукции, соответственно 90,2 и 87,4 % против 85,1 % у гибрида Благовест. У остальных гибридов доля нестандартной продукции в общем урожае значительно выше - от 23,1 % у гибрида F1Тамерлан до 27 % у гибрида F1Ладушка.
Таблица 5. – Масса и биохимический состав плодов гибридов томата при выращивании в пленочных теплицах на солнечном обогреве Благовест Гибриды F1Семеныч, F1Тамерлан и F1Благовест отличались наиболее высоким содержанием сухого вещества и общего сахара (табл.5). По содержанию в плодах аскорбиновой кислоты существенных различий изучавшиеся гибриды не имели. Содержание в плодах нитратов у всех гибридов было в пределах нормы, допустимой для томатов, выращенных в защищенном грунте (Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов, 2002г).
Влияние мульчирующих пленок на рост, развитие и урожайность томата в весенних теплицах на солнечном обогреве Влияние мульчирующих пленок на температуру, Детальными наблюдениями за температурным режимом почвы установлено, что под светопрозрачной мульчирующей пленкой, обладающей высокой способностью пропускать коротковолновую инфракрасную солнечную радиацию, аккумуляция в почве тепловой солнечной энергии происходит более интенсивно, чем в вариантах без мульчирования и при мульчировании черной и молочно-белой пленками.
В первый месяц вегетации температура почвы на глубине 5 см при мульчировании светопрозрачной пленкой была в среднем на 3-3,50С выше, чем в контроле, и на 0,5-10Свыше, чем при мульчировании черной пленкой.
На глубине 10 см температура почвы под светопрозрачной пленкой превышала таковую в контроле на 3-60С. При мульчировании молочнобелой пленкой температура почвы была на 0,5-10С выше, чем в контроле и на 2-3 0С ниже, по сравнению с мульчированием светопрозрачной и черной пленками.
На глубине 15 см повышение температуры почвы под светопрозрачной пленкой составляет 3-50С, под черной светонепроницаемой пленкой 2-30С, по сравнению с контролем. Молочно-белая пленка повышала температуру почвы лишь на 0,5-10С, а в солнечные дни наблюдалось снижение температуры на 1-20С, по сравнению с контролем.
Наблюдениями за температурным режимом в течение всего периода вегетации установлено, что по мере затенения растениями поверхности почвы тепловой эффект от мульчирования пленками снижается.
Таким образом, мульчирование почвы светопрозрачной и черной пленками является эффективным средством повышения температуры почвы в пленочных теплицах на солнечном обогреве.
Проведенные в течение вегетации учеты засоренности показали, что мульчирование пленками оказывает различное влияние на появление и рост сорняков (табл.6).
При мульчировании светопрозрачной пленкой количество и общая сырая масса сорняков снижались, по сравнению с контролем, в среднем за вегетацию в 2 раза. При этом, благодаря высокой температуре у поверхности замульчированной почвы, сорняки выглядели угнетенными, однако их рост не прекращался.
Под молочно – белой пленкой складываются более комфортные условия микроклимата для появления и роста сорняков, их количество и общая масса были в июне, июле и августе соответственно на 14, 29 и 27 % меньше, чем в варианте без мульчирования. При мульчировании черной пленкой, благодаря полному отсутствию света под мульчой, сорняков не наблюдалось в течение всего периода вегетации, что позволяет экономить затраты труда на их прополку.
Таблица 6 – Влияние мульчирования почвы пленками на рост сорняков Общая Общая Общая Исследованиями установлено, что мульчирование пленками сохраняет почвенную влагу за счет снижения испарения с поверхности замульчированной почвы.
Содержание воды в почве определяли методом высушивания почвенных образцов, взятых перед поливом в слое 0 – 20 см. В течение вегетации в вариантах с мульчированием пленками содержание почвенной влаги было в среднем на 40 % выше, чем в контрольном варианте.
Мульчирование пленками позволяет снижать влажность воздуха и экономить воду при поливах.
Рост и развитие растений томата при мульчировании Таблица 7.- Продолжительность фенологических фаз растений томата F1 Благовест в зависимости от мульчирования пленками (среднее 2004 и годы) (контроль) Мульчирование пленкой Мульчирование Мульчирование пленкой Фенологическими наблюдениями установлено, что мульчирование пленками не оказало существенного влияния на начало цветения. Растения по вариантам опыта вступали в фазу цветения в годы исследований с разницей в один – два дня. Вместе с тем при мульчировании светопрозрачной и черной пленками плодоношение начиналось в среднем по трем годам исследований соответственно на 7 и 5 суток раньше, чем в контроле, что увеличило период плодоношения в этих вариантах. Мульчирование молочно – белой пленкой не оказало заметного влияния на сроки наступления и продолжительность периода плодоношения (табл.7). Мульчирование пленками оказало заметное влияние на плодообразование. Наиболее высокая завязываемость плодов в первых четырех соцветиях отмечена во все годы исследований в вариантах с мульчированием светопрозрачной и черной пленками. Эти варианты превосходили контроль по количеству сформировавшихся плодов, особенно в первом соцветии – на 26 и 15 % соответственно. По плодообразованию существенных различий между контролем и вариантом с мульчированием молочно – белой пленкой не отмечено.
«