CC BY
45
УДК 631.164.23.6;631.544
ЛЮБОВА Светлана Викторовна, кандидат сельскохозяйственных наук, заведующая отделом растениеводства, земледелия и агроэкологии Архангельского научно-исследовательского института сельского хозяйства РАСХН. Автор 16 научных публикаций
ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ ТОМАТА В ЗАЩИЩЕННОМ ГРУНТЕ В УСЛОВИЯХ ДЛИННОГО СВЕТОВОГО ДНЯ
Томат, фотосинтетическая активная радиация, элементы продуктивности, коэффициент опыления, коэффициент работы листьев
Выращивание растений в искусственно созданных условиях, т.е. в культивационных сооружениях, позволяет получать растениеводческую продукцию в течение всего календарного года. При создании благоприятных условий для реализации потенциальной генетической продуктивности культуры возникает необходимость в моделировании режимов микроклимата в теплице в соответствии с биологическими требованиями культуры и с учетом технических возможностей тепличного оборудования. Даже незначительное изменение одного из параметров режима нарушает их взаимосвязь, и на основании закона минимума, рост и развитие растения ограничивается фактором, который в настоящее время находится в недостатке. Лишь при оптимальном воздействии каждого из жизненных факторов продуктивность повышается.
В современных сооружениях защищенного грунта осуществляется автоматический
контроль и регулирование параметров микроклимата: температуры, влажности воздуха и субстрата, регламент минерального питания, освещенность и т.д., но некоторые из параметров трудно, а порой и невозможно регулировать.
Географическое положение Архангельской области определяет ее агроклиматические условия, которые характеризуются коротким световым днем в зимнее время года и длинным — в весенне-летний период, что, в свою очередь, обуславливает величину фотосинте-тической активной радиации (ФАР) (см. таблицу). Неравность продолжительности светового дня в течение года вынуждает искусственно создавать благоприятные условия освещения для тепличных растений томата. При недостаточном естественном освещении проводится досвечивание растений, при избытке световой энергии применяют защитные экраны (к сожалению, они оборудованы не во всех культивационных сооружениях).
Характеристика климатических условий Архангельской области
Показатели Месяцы
январь фев- раль март апрель май июнь июль август сен- тябрь ок- тябрь ноябрь де- кабрь
Продолжительность светового дня, ч 5 ч 06 м 8ч 28 м 11 ч 36 м 15 ч 04 м 18 ч 28 м 21 ч 23 м 20 ч 10 м 16 ч 38 м 13 ч 08 м 9ч 50 м 6ч 28 м 3ч 52 м
Приход ФАР, МДж/м2 8 34 117 180 235 281 272 201 96 42 8 4
Число часов сияния за месяц 13 42 112 174 240 301 334 249 116 48 9 1
Рядом исследователей отмечается влияние интенсивности света, его спектрального состава, суточных циклов чередования света и темноты, т.е. параметров, характеризующих радиационный фактор, на рост и генеративное развитие томата [1—7]. Растения одного сорта, выросшие в различных световых зонах, могут отличаться друг от друга по морфологическим признакам и биологическим свойствам [1].
Исследования по изучению особенностей роста и развития растений трех инде-терминантных сортов томата — Раиса, Рапсоди и Траст — в условиях длинного светового дня проводились в зимних теплицах предприятия защищенного грунта г. Архангельска. Продолжительность вегетационного периода достигает 250—270 дней: посев семян осуществляется во второй половине декабря, высадка рассады — в третьей декаде февраля, окончание вегетации — в начале октября. В течение вегетации на растениях томата в среднем по сортам сформировалось 62—65 листьев, 22—23 кисти; средняя урожайность плодов составила 23,6 кг/м2. Однако при равных условиях выращивания томата сортов Раиса, Рапсоди и Траст наблюдалась различная динамика образования листьев, цветочных кистей, завязываемости и созревания плодов.
В течение вегетационного периода, в соответствии с технологией выращивания, на
растениях томата формировали постоянное количество листьев (до 18—20 штук). Размеры листьев (а следовательно, и площадь листовой поверхности) варьировались в зависимости от сорта, фотопериода, качества света и т.п. [1, 9].
Площадь ассимиляционной поверхности томата в течение вегетационного периода изменялась по сортам от 0,42 м2 до 2,82 м2. Следует отметить, что интенсивное образование листьев происходило в период с мая по июль, т.е. в то время, когда продолжительность светового периода и приход ФАР характеризуются максимальными значениями.
В процессе исследований выявлена связь между продуктивностью растений томата и площадью ассимиляционной поверхности; коэффициент корреляции (гх) у сорта Рапсоди — 0,28, Траст — 0,41, Раиса — 0,52; коэффициент детерминации (ё ) у сортов
хУ
0,07; 0,17 и 0,27 соответственно.
Продуктивность работы ассимиляционного аппарата томата оценивалась по коэффициенту работы листьев (Кл), который рассчитывался по формуле:
П
Кл = ,
где П — продуктивность растения томата, кг; 28 — площадь ассимиляционной поверхности листьев одного растения томата, м2.
Эффективность работы листьев у томата различна, у сорта Рапсоди она меньше, чем
у других сортов (рис. 1). Максимальное значе- новых листьев не происходит). В это время
ние коэффициента приходится на август/ сен- листья на растении стареют, идет интенсив-
тябрь, т.е. на тот период, когда проведена ный отток питательных веществ из вегета-
прищипка верхушки растения (образования тивных органов в генеративные.
3,00
2,50
2,00
1,50
1,00
0,50
0,00
Рапсоди Раиса Траст
і» ** / 1 •' J 1 * */ 1
і » 1 У 1
і ■ г V
** / , '/\ * У. / и
1 'А'/чД' ^ * / \ / * * * / \ / * *, / \/ ^ % V
' / V ✓
12 18 23 28 4 10 16 21 26 1 8 14 20 25 1 7 13 19 25 29 3 8 15 19 22 5 12 16 21 29
апрель май июнь июль август сентябрь
Рис. 1. Коэффициент работы листьев томата сортов Рапсоди, Раиса и Траст
Количество цветков, закладывающихся в кисти, зависит как от сорта, так и от параметров микроклимата. Большое значение на эти процессы оказывают температура и освещенность; отклонение от оптимальных параметров уменьшает число цветков в кисти. При высокой солнечной радиации и снижении температуры до 14—16°С процесс формирования цветков усиливается. Недостаток освещенности, минеральных элементов, водный стресс замедляет развитие цветков и может вызывать так называемое «сбрасывание». Интенсивность завязывания плодов у сортов томата определяли с помо-
щью коэффициента опыления (Коп) по формуле:
Пл
К = ТТ, оп Цв
где Пл — количество завязавшихся плодов на кисти; Цв — количество образовавшихся цветков на кисти.
Количество листьев под первым соцветием зависит от интенсивности света, температуры воздуха, а также взаимодействия этих факторов. Увеличение интенсивности света сокращает количество листьев под соцветием, стимулируется раннее заложение кистей. У растений томата сорта Рапсоди пер-
вое соцветие располагалось над 8—9 листами, у сорта Раиса — над 7—8, у сорта Траст — над 9—10 листами. На первой цветочной кисти у томата сорта Рапсоди образовалось в среднем 5,4 цветка, а сформировалось только 2,9 плода, коэффициент опыления (КОП) составил 0,53, у сорта Раиса образовалось 6,3 цветка и 3,3 плода (КОП = 0,52), у сорта Траст — 4,2 цветка и 1,7 плода (КОП = 0,41). Выявлена обратная зависимость между числом листьев под первым соцветием и количеством плодов в этой кисти (гху = -0,79; ёху = 0,62).
В течение вегетации на растениях томата сформировались в среднем 22-23 кисти, коэффициент опыления каждой цветочной кисти различен. На рисунке 2 представлена динамика изменения соотношения количества цветков на кисти и сформировавшихся на ней плодов за сезон. Наиболее четко изучить тенденции изменения экспериментальных данных позволяет регрессионный анализ. Графически он представляется в виде линий тренда, с помощью которых прогнозируется дальнейшее изменение показателей.
Рис. 2. Коэффициент опыления у растений томата сортов Рапсоди, Траст и Раиса
Максимумы значения коэффициента опыления для сорта Рапсоди приходятся на 4—8 и 15—17 кисти, для сорта Раиса — на 9— 12 и 15—18, для сорта Траст — на 4—8, 14—15 и 18—20. У томата сортов Траст и Рапсоди минимумы значений коэффициента приходятся на середину вегетации (май/июль). В этот период наблюдается превышение оптимальной температуры воздуха в культивационных сооружениях вследствие большого прихода ФАР и высоких температур внеш-
ней среды. При высокой температуре и низкой влажности воздуха пыльца высыхает и становится нефертильной, не прорастает на рыльце пестика. При высокой же влажности воздуха пыльца слипается и не высыпается на пестик. Основная причина низкого значения коэффициента опыления связана с отклонениями от температурного режима.
Процесс формирования, опыления и созревания плодов томата напрямую связан с количеством поступающей к растениям
солнечной энергии. Урожайность томата за декаду положительно коррелирует со значением прихода ФАР: у растений сорта Траст —
0,63 (ёху = 0,38), Рапсоди - 0,55 (ёху = 0,3), Раиса — 0,49 (ёху = 0,24). Наиболее отзывчив на увеличение прихода фотосинтетической радиации сорт Траст.
Увеличение прихода солнечной радиации положительно влияет на продуктивность растений. Следует отметить, что качество и равномерность света не соответствуют требованиям культуры. Минимальная потребность в ФАР для нормального роста и развития томата на IV этапе органогенеза (формирование цветочной кисти — конуса нарастания второго порядка) и в фазу цветения составляет 100,6 МДж/м2 [10]. На основании наблюдений установлено, что в мае только 40% дней соответствует потребности
томата в солнечной радиации. При уменьшении интенсивности освещенности процессы фотосинтеза замедляются, растения используют значительно меньше влаги и элементов минерального питания. Следовательно, в такие дни необходимо снижать нормы полива, температуру воздуха и грунта в культивационном сооружении.
Продуктивность растений томата складывается из следующих элементов: количество сформировавшихся кистей на растении, количество завязавшихся плодов на кисти, масса плода. Последний из перечисленных элементов в большей степени зависит от особенностей сорта и генетически постоянен, другие элементы продуктивности зависят от условий выращивания. На рисунке 3 представлена динамика формирования плодов томата в кистях различного порядка в течение вегетации.
Рис. 3. Количество плодов и продуктивность томата сортов Рапсоди, Траст и Раиса
Сорт Раиса многоплодный, плоды некрупные, но проявление этого признака отмечено только в 8—12 и 15—19 кистях, следовательно, в другие периоды роста и развития условия микроклимата не соответствовали биологическим требованиям растений этого сорта, что не позволило полностью реализовать генетический потенциал.
Наиболее стабильно варьирует количество плодов у сорта Рапсоди — 2—3 плода, самые высокие результаты по этому признаку отмечены на 5—7, 10—13 и 14—17 кистях. Минимальное количество плодов образовалось на последних 21—22 кистях (опыление
3 ------------------------
цветков этих кистей происходило в конце августа). У растений томата сорта Траст количество плодов стабильно с 5 по 17 кисть, а вот в начальный период роста и при завершении вегетации, когда отмечается недостаток освещенности, плодов на кисти формируется значительно меньше.
Оценка сорта по урожайности дается не только за весь сезон, но и в динамике по декадам (рис. 4). Динамика поступления овощной продукции дает обоснование экономической целесообразности выбора сорта, т.к. выращивание овощей в защищенном грунте требует больших затрат.
I пРаиса
1 п Рапсоди
1 ~1 Траст
Раиса (тренд)
— ^ Траст (тренд)
■ ш т «Рапсоди (тренд)
2,5
1,5
0,5
II III I II III II III II III I II III I II II I I II
апр ель май июнь июль август сентябрь октябр
Рис. 4. Урожайность томата сортов Рапсоди, Раиса и Траст
2
0
Линия тренда показывает, что урожайность томата сорта Раиса имеет два максимума: во второй половине июня и третьей декаде августа. Наибольший урожай томата сорта Траст получен в III декаде июня — I декаде июля. Сорт Рапсоди на диаграмме урожайности также имеет две верхние точки: конец мая / июнь и конец августа. Период первого максимума продолжительный — около 40 дней, в течение этого времени получена стабильная урожайность. Ранняя урожайность томата позволяет реализовать овощную продукцию по высокой цене, т.к. в это время года (май) нет конкуренции со стороны овощей открытого грунта.
В результате анализа экспериментальных данных установлены следующие закономерности.
• Растения томата различных сортов имеют особенности роста и развития в условиях длинного светового дня.
• Продолжительность светового дня оказывает влияние на эффективность функци-
онирования ассимиляционного аппарата томата. В период с апреля по июль, когда длина дня составляет 22 часа, значение коэффициента работы листьев мало. С уменьшением продолжительности светового дня до 9 часов (с августа по сентябрь) значение коэффициента увеличивается.
• Степень освещенности в период образования кистей и формирования плодов на растениях томата в течение всего вегетационного периода существенно менялась, что отразилось на значении коэффициента опыления цветочных кистей, который варьировал у различных сортов.
• Урожайность томата положительно коррелирует со значением прихода ФАР Наиболее отзывчив на величину прихода солнечной радиации сорт Траст.
• Изучение биологических особенностей томата позволит выявить экологически пластичные, обладающие высокой потенциальной продуктивностью сорта.
Список литературы
1. Тепличный практикум: Томаты / сост. А.Д. Цыдендамбаев. М., 2002. Вып. 2.
2. Алпатьев А.В. Помидоры. М., 1981.
3. Брянцева З.Н., Альтергот В.Ф. Физиология тепличных томатов. Новосибирск, 1989.
4. Гавриш С.Ф., Галкина С.Н. Томат: возделывание и переработка. М., 1990.
5. Круг Г. Овощеводство. М., 2000.
6. Мошков Б.С., Александрова Л.С. Урожайность томатов в зависимости от фотопериодических условий и температуры выращивания // С.-х. биология. 1970. Т. 5, № 1. С. 26—30.
7. Хузина Л.Г. О влиянии длины дня на развитие и формирование генеративных органов томата // Труды ЦелСХИ. 1964. Т. 3, вып. 2. С. 122-128.
8. Ничипорович А.А. Световое и углеродное питание растений (фотосинтез) / АН СССР. М., 1955.
9. Мельников В.Е., Козлов В.Ф. Овощеводство защищенного грунта на Европейском Севере. Архангельск, 1995.
10. Овощеводство защищенного грунта / под ред. С.Ф. Ващенко. М., 1984.
Lyubova Svetlana
TOMATO INDOOR GROWTH PECULIARITIES IN THE LONG LIGHT DAY CONDITIONS
Research was carried out at the greenhouse enterprise of Arkhangelsk. In the course of work it turned out that cultivation in various light conditions influences the development of tomato plants
ee
morphological character and biological properties. Light day duration influenced efficiency of tomato assimilation functioning, tomato bunch and fruit formation throughout the vegetation period. Tomato crop capacity depends on the PAR value, Trust variety being the most responsive to solar radiation. Studying tomato biological peculiarities will allow revealing ecologically flexible varieties with high potential productivity.
Рецензент — Наквасина Е.Н., доктор сельскохозяйственных наук, заведующая кафедрой лесоводства и почвоведения Архангельского государственного технического университета
