CC BY
44
Научная статья
УДК 633.492: 635.22
doi: 10.47737/2307-2873_2022_37_31
ОПЫТ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ IPOMOEA BATATAS (L.) LAM. В УСЛОВИЯХ ОГРАНИЧЕННЫХ ТЕПЛОВЫХ РЕСУРСОВ
© 2022. Денис Александрович Зорин1н, Александр Владимирович Федоров2,
1 2 Удмуртский федеральный исследовательский центр УрО РАН,
Удмуртская Республика, Ижевск, Россия
Аннотация. Одним из важных вопросов растениеводства в условиях глобального потепления климата является интродукция овощных растений. Перспективной для интродукции в условиях климатических изменений овощной культурой является батат (Ipomoea batatas (L.) Lam.). Анализ температурных данных по Ижевской метеостанции показал устойчивый рост среднегодовой и средней температуры за апрель-сентябрь, что является существенным фактором для возделывания теплолюбивых растений, таких как батат - в Среднем Предуралье. Целью наших исследований являлось изучение роста, развития и продуктивности батата в коллекции Отдела интродукции и акклиматизации УдмФИЦ УрО РАН. В качестве объекта исследований выступал образец батата Любительский. Исследования по изучению влияния температур на продуктивность батата проводились в течение ряда лет на территории Удмуртской Республики в двух агроклиматических районах. Доказана возможность культивирования батата с целью получения товарных клубней в условиях ограниченных тепловых ресурсов. Выявлена тесная связь продуктивности с суммой активных и эффективных температур. Наиболее сильная зависимость выявлена от суммы эффективных температур выше 15 °С (коэффициент корреляции 0,93).
Ключевые слова: батат, интродукция, урожайность, продуктивность, мелкоделяночный опыт, сумма активных температур, сумма эффективных температур.
Введение. Одной из важнейших проблем современной цивилизации является глобальное изменение климата. Факт климатических изменений фиксируется сетью метеостанций на протяжении нескольких десятилетий, при этом интенсивность и скорость изменений только возрастают. Так, на территории России за предыдущее столетие, глобаль-
ная температура приземного слоя воздуха в среднем за год увеличилась на 0,6±0,2°С [1]. При этом в северном полушарии изменения происходят наиболее интенсивно. По последним данным, климат России потеплел на 0,76°С больше по сравнению с климатом всей Земли в целом. Климатические изменения фиксируются и на региональном уровне.
В северной части Удмуртской Республики за предыдущие полстолетия произошло увеличение годовой температуры воздуха в среднем за на 0,7°С (теплого периода - на 0,5 °С, холодного - на 1,0°С), а также суммы температур, в особенности выше 15 °С и количества суток с температурой выше 0°С [2].
Анализ данных Ижевской метеостанции показал устойчивый рост среднегодовой и средней температуры за апрель-сентябрь (рис. 1), что является существенным фактором для возделывания теплолюбивых растений.
Рис. 1. Изменение средних температур апрель-сентябрь 1961-2020 гг. (по данным Ижевской метеостанции) Fig. 1. Change in average temperatures April-September 1961-2020 (according to the Izhevsk weather station)
В связи с глобальными изменениями климата особое значение приобретает своевременная реакция сельского хозяйства на происходящие и будущие природные и социально-экономические трансформации. Следует отметить, что общая тенденция изменения приземной температуры несет в себе ряд позитивов, в частности, в северных регионах повышается продуктивность традиционных сельскохозяйственных культур и появляется возможность расширения ассортимента за счет возделывания новых интродуцируемых растений. При этом ввиду влияния различных факторов - климатических и биологических -вредители и болезни интродуцентов в новых регионах отсутствуют, и их распространение сдерживается объективными причинами.
Благодаря введению новых сельскохозяйственных растений, обладающих пищевой ценностью, лечебными свойствами, в связи с климатическими изменениями, возможно значительно повысить уровень питания населения, обеспечив его здоровой, полноценной и разнообразной пищей. Также необходимо отметить улучшение эстетического восприятия окружающей среды, культурную и учебно-воспитательную роль. Одной из теплолюбивых культур, способных в перспективе занять определенную долю в производстве продуктов питания в Российской Федерации является Ipomoea batatas (L.) Lam.
Батат является многолетней травянистой стелющейся лианой семейства Вьюнковые (Convolvulaceae Juss.) [3]. Оптимальная среднесуточная температура для его роста
составляет 20-25 °C. Обладает умеренной засухоустойчивостью, однако низкая влажность почвы ухудшает размер и качество клубней [4]. Основная ценность данного растения заключается в способности формировать клубни в виде утолщений корней. В зависимости от сорта цвет и форма клубней разнообразна [3]. На родине и в регионах возделывания с субтропическим и тропическим климатом вес клубней может достигать 3-4 кг. На территории Удмуртской Республики работы по ин-тродукционному изучению вида как пищевой культуры, начатые Федоровым А.В. в 1994 году, в настоящее время интенсифицировались благодаря расширению количества образцов и углублению биохимических исследований [5, 6].
История возделывания батата насчитывает не одно тысячелетие [7]. После открытия Нового света началось активное проникновение данной культуры в страны Старого света с тропическим и субтропическим климатом [811]. В XX веке в результате селекционной работы получены сорта, для умеренного климата Канады, стран Западной Европы и северной части Китая.
История интродукции батата в России начинается в ХХ столетии. Первыми ознакомились с этой культурой территории Черноморского побережья Кавказа и южных областей Украины. Позже данная работа была прекращена, коллекции и селекционный материал, вероятно, были утеряны.
Являясь ценным пищевым растением с высоким содержанием сахаров и высокой питательностью, данная культура не способна вытеснить картофель в нашей стране по природно-климатическим, экономическим и культурно-историческим причинам. Но ее роль, как новой пищевой культуры возрастает в любительском овощеводстве и среди не-
больших фермерских хозяйств. Дополнительным продуктом при культивировании батата служит надземная часть, используемая в качестве корма для скота [10].
Исследования, проведенные в условиях умеренного климата северо-востока США и стран Восточной Европы с относительно коротким вегетационным периодом, показали возможность возделывания батата на приподнятых грядах с использованием мульчирования полиэтиленовой пленкой и нетканым материалом [11-15]. Данный метод является доступным и соответствует принципам экологического овощеводства. Его использование позволяет получить более высокий урожай и увеличение массы отдельных клубней, что положительно сказывается на товарности.
Однако, несмотря на ряд достоинств данной культуры, отрасль - бататоводство и сорта батата отечественной селекции отсутствуют. В коллекциях научных учреждений имеются единичные образцы. Культивирование, пополнение и содержание коллекций, отбор перспективных образцов сосредоточено в руках любителей и энтузиастов. Зачастую образцы не имеют оригинальных сортовых названий и возделываются под наименованиями, произошедшими либо от названия места первичного культивирования, либо от морфобиологических особенностей сортообразцов. Целью данной работы являлась изучение роста, развития и продуктивности батата в коллекции Отдела интродукции и акклиматизации УдмФИЦ УрО РАН.
Методика. В работе использованы материалы исследований 2012-2020 гг. по интродукции батата в разных агроклиматических районах Удмуртской Республики. Удмуртия располагается между реками Кама и Вятка, в орографическом отношении явля-
ется частью Среднего Предуралья. Территория характеризуется умеренно-континентальным климатом с коротким теплым летним периодом. Температуры выше 10 °С за вегетацию в сумме составляют 18502100 °С, а период с температурой выше 10 °С - от 115 до 135 дней. Гидротермический коэффициент за вегетационный период, в зависимости от района местности, составляет от 0,9 до 1,2-1,3.
В качестве объекта исследований выступал образец батата Любительски». Черенкование батата производили после проращивания клубней в условиях теплого помещения. Для выращивания рассады использовали контейнеры объемом 0,2 л, продолжительность выращивания рассады - 30-35 суток. В грунт рассаду высаживали во второй декаде мая на гряды под временные укрытия тоннельного типа, которые убирали в первой декаде июня. Уборку клубней и биометрические измерения растений производили в сентябре, в зависимости от складывающихся погодных условий. Схем посадки - 40х40 см. Площадь учетной делянки - 1,44 м2, количество растений на делянке - 6 шт., размещение делянок систематическое, повторность трехкратная.
В работе проанализировано влияние суммы активных и эффективных температур на продуктивность батата. Сумма активных температур - сумма среднесуточных температур воздуха, превышающих порог: 5, 10, 15 °С. Сумма эффективных температур -сумма ежедневных превышений среднесуточ-
ной температуры выше величины: 5, 10, 15 °C [16]. Культура батата в умеренной зоне мало изучена, в особенности в таком ключе, как возможность выращивания в условиях ограниченных тепловых ресурсов. Для более полной оценки влияния температурных условий на особенности роста и развития батата, в дополнение к общепринятому для теплолюбивых культур пороговому температурному значению 15 °C, нами были взяты пороговые температуры 5 и 10 °C. Корреляционный анализ материала осуществляли с использованием компьютерной программы MO Excel.
Результаты. Культура батата особенно требовательна к теплу, среди овощных культур относится к группе жаростойких теплотребовательных культур, оптимальной для роста и формирования урожая является температура 20-30 С, при температуре ниже 10 °С растения прекращают рост [17], поэтому в условиях Средней полосы России его рекомендуют выращивать под временными укрытиями. В первой половине вегетации (май-июнь) рост надземной части высаженных растений батата происходил медленными темпами, с последующим ускорением к середине июля, и продолжающийся до момента уборки урожая (вторая-третья декада сентября). Важным показателем оценки нового перспективного пищевого растения является урожайность продуктивных органов - клубней (табл. 1).
Таблица 1
Морфометрические показатели образца батата Любительский_
Длина побегов, см Облиственность, шт./м Площадь листовой поверхности, дм2 Средняя масса клубней, г Продуктивность растения, г
454,3±87,1 41,4±3,9 95,4±16,0 115,3±12,5 607,8±164,5
Технические условия для оценки товарности клубней батата в Российской Федерации отсутствуют. С учетом морфологических особенностей формы клубня, которая ближе к моркови, чем к картофелю, за основу были взяты технические условия «Морковь столовая свежая, реализуемая в розничной
торговой сети», по которым минимальная масса товарных клубней батата составляла 75 г. Проведенные исследования показали, что в условиях Среднего Предуралья батат способен формировать товарные клубни хорошего качества (рис. 2).
Рис.2. Клубни образца батата Любительский Fig. 2. Tubers of the sample sweet potato Amateur
Форма клубней овально-
веретеновидная. Кожура желто-розовая, бежевая. Мякоть - с мраморным рисунком от лимонно-желтого до розового. Дегустационную оценку клубней проводили по методике, используемой для дегустационной оценки картофеля. У сваренных клубней оценивали внешний вид и органолептические качества:
цвет клубней - желтый, консистенция -нежная, водянистая. Средняя дегустационная оценка 4,5 балла.
В условиях Среднего Предуралья наблюдается широкое варьирование продуктивности отдельных растений батата в зависимости от температурных показателей (табл. 2).
Таблица 2
Влияние температуры на продуктивность батата
Агроклиматический район / год Сумма активных температур, X С Сумма эффективных температур, X С Общая масса клубней с раст., г
5 10 15 5 10 15
Южный / 2012 2472,6 2381,4 2056,0 1782,6 1101,4 511,0 1206,0
Центральный / 2017 1713,3 1648,3 1279,8 1173,3 648,3 214,8 166,3
Центральный / 2018 1819,2 1710,0 1254,6 1249,2 700,0 279,6 648,7
Южный /2018 2343,3 2249,9 1815,2 1673,3 1009,1 465,2 1199,8
Центральный / 2019 1903,4 1766,6 1153,7 1268,4 666,6 223,7 293,6
Южный /2019 2213,9 2122,9 1591,7 1538,9 882,9 349,3 471,5
Центральный / 2020 1980,0 1844,5 1347,4 1355,0 744,5 297,4 268,9
Коэффициент корреляции 0,83 0,84 0,87 0,86 0,89 0,93
Анализ данных многолетних наблюдений показал тесную связь продуктивности с суммой активных и эффективных температур. Наиболее сильная зависимость выявлена от суммы эффективных температур выше 15 °С (коэффициент корреляции - 0,93). Продолжающееся потепление и особенно увеличение периода с температурой выше 15 °С и накопленные суммы температур за вегетационный период позволяют продвинуться данной культуре севернее.
Выводы. С учетом полученных в ходе исследований данных можно сделать вывод, что, несмотря на тропическое происхождение, батат способен формировать урожай клубней в условиях Удмуртской Республики и в целом Среднего Предуралья при надлежащем
уровне агротехнического ухода. Его интродукция и культивирование способствуют расширению ассортимента овощей и улучшению качества питания местного населения.
Выявлена сильная корреляционная связь продуктивности растений с суммами активных и эффективных температур, коэффициент корреляции составлял от 0,84 до 0,95. Данную зависимость необходимо учитывать при интродукции в новые регионы.
Для увеличения количества клубней, массы клубней и урожайности в регионах с недостаточными тепловыми ресурсами рекомендуется использовать при возделывании временные пленочные укрытия и их сочетание с мульчированием прозрачной полиэтиленовой пленкой.
Список источников
1. Грузова Г.В. Колебания и изменения климата на территории России // Известия РАН. ФАО. 2003. №39(2). С. 166-185.
2. Дмитриев А.В. Региональные изменения климатических показателей на примере северного агроклиматического района Удмуртской Республики // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2013. №5(36). С.10-14.
3. Подлесный В.Б. Культура батата - перспективное направление российского овощеводства // Овощи России. 2014. №2. С. 46-49.
4. Paneque Ramirez G. Cultivation, harvesting and storage of sweet potato products. FAO Animal Production and Health Paper (FAO). 1992. P. 203-215.
5. Зорин Д. А., Черемных Е. Н. Интродукция батата в Удмуртской Республике // Вестник Ижевской государственной сельскохозяйственной академии. Научно-практический журнал. 2019. №4(60). С. 11-15.
6. Федоров А.В., Зорин Д.А., Ардашева О.А. Генетическая и биолого-хозяйственная оценка образцов батата в коллекции Отдела интродукции и акклиматизации растений УдмФИЦ УрО РАН // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2020. №181(4). С. 9-16. DOI: 10.30901/2227-8834-2020-4-9-16
7. Woolfe J.A. Sweet potato: an untapped food resource // Cambridge University Press. 1992. P. 643.
8. Hather J. Prehistoric sweet potato (Ipomoea batatas) from Mangaia Island, central Polynesia // Antiquity. 1991. №65(249). Pp. 887-893.
9. Zhang D. Assessing genetic diversity of sweet potato (Ipomoea batatas (L.) Lam.) cultivars from tropical America using AFLP // Genetic Resources and Crop Evolution. 2000. №47(6). Pp. 659-665.
10. Магомедова Б.М. Батат как ценная пищевая культура для республики Дагестан (Первое сообщение) // Ботанический вестник Северного Кавказа. 2017. №4. С. 24-33.
11. Diaconu A. Dynamics of the production process of sweet potato cultivated in the sandy soil conditions in Romania // Pakistan Journal of Botany. 2019. №51(2). С. 617-622.
12. Krochmal-Marczak B. Impact of cultivations technology on the yield of sweet potato (Ipomoea Batatas L) tubers // Emirates Journal of Food and Agriculture. 2018. №30(11). Pp. 978-983.
13. Novak B. Effects of mycorrhizal fungi and colored mulch in sweet potato production // Acta horticulturae.2007. №729. Pp. 245-248.
14. Sideman RG. Performance of Sweetpotato Cultivars Grown Using Biodegradable Black Plastic Mulch in New Hampshire // Hortteechnology. 2015. №25(3). Pp.412-416.
15. Slosar M. Sweet potato (Ipomoea Batatas L.) growing in conditions Of Southern Slovak Republic // Po-travinarstvo. 2016. №10(1). Pp. 384-392.
16. Лосев А.П. Практикум по агрометеорологическому обеспечению растениеводства. Санкт-Петербург: Гид-рометеоиздат, 1994. С. 244.
17. Справочник по овощеводству / В.И. Алексашин, А.В. Алпатьев, Р.А. Андреева и др.; Сост. В.А. Брызгалов. 2-е изд., перераб. и доп. Л.: Колос. Ленингр. отд-ние. 1982. С. 511.
EXPERIENCE OF CULTIVATION OF IPOMOEA BATATAS (L.) UNDER CONDITIONS
OF LIMITED THERMAL RESOURCES
© 2022. Dmitry A. Zorin1H, Alexandr V. Fedorov2,
1 2 Udmurt Federal Research Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, Udmurt Republic, Izhevsk, Russia 1 [email protected]
Abstract. One of the important issues of crop production in the context of global warming is the introduction of vegetable plants. Sweet potato (Ipomoea batatas (L.) Lam.) is a promising vegetable crop for introduction under climate change conditions. Analysis of temperature data from the Izhevsk weather station showed a steady increase in the average annual and average temperature for April-September, which is a significant factor for the cultivation of heat-loving plants like sweet potato - an annual crop - in the Middle Urals. The purpose of our research was to study the growth, development and productivity of sweet potato in the collection of the Department of Introduction and Acclimatization of the UdmFRC, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences. The sample of sweet potato Liubitelskii acted as the object of research. Studies of temperature influence on the productivity of sweet potato were carried out for a number of years on the territory of the Udmurt Republic in two agro-climatic regions. The possibility of cultivating sweet potato in order to obtain marketable tubers in conditions of limited thermal resources has been proved. A close relationship between productivity and the sum of active and effective temperatures has been revealed. The strongest dependence was found on the sum of effective temperatures above 15 °C (correlation coefficient 0.93).
Key words: sweet potato, introduction, yield, productivity, small-plot experience, sum of active temperatures, sum of effective temperatures.
References
1. Gruzova G.V. Kolebanija i izmenenija klimata na territorii Rossii (Fluctuations and changes in climate in Russia), Izvestija RAN FAO, 2003, No. 39(2), Pp. 166-185.
2. Dmitriev A.V. Regional'nye izmenenija klimaticheskih pokazatelej na primere severnogo agroklimaticheskogo rajona Udmurtskoj Respubliki (Regional changes in climatic indicators on the example of the northern agro-climatic region of the Udmurt Republic), Agrarnaja nauka Evro-Severo-Vostoka, 2013, No. 5(36), Pp. 10-14.
3. Podlesnyj V.B. Kul'tura batata - perspektivnoe napravlenie rossijskogo ovoshhevodstva (Sweet potato culture is a promising direction of Russian vegetable growing), Ovoshhi Rossii, 2014, No. 2, Pp. 46-49.
4. Paneque Ramirez G. Cultivation, harvesting and storage of sweet potato products. FAO Animal Production and Health Paper (FAO), 1992, Pp. 203-215.
5. Zorin D. A., Cheremnyh E. N. Introdukcija batata v Udmurtskoj Respublike (Introduction of sweet potatoes in the Udmurt Republic), Vestnik Izhevskoj gosudarstvennoj sel'skohozjajstvennoj akademii. Nauchno-prakticheskij zhurnal. 2019, No. 4(60), Pp. 11-15.
6. Fedorov A.V., Zorin D.A., Ardasheva O.A. Geneticheskaja i biologo-hozjajstvennaja ocenka obrazcov batata v kollekcii Otdela introdukcii i akklimatizacii rastenij UdmFIC UrO RAN (Genetic and biological-economic assessment of sweet potato samples in the collection of the Department of Plant Introduction and Acclimatization of the UdmFIC UB RAS) Trudy po prikladnoj botanike, genetike i selekcii, 2020, No. 181(4), Pp. 9-16. DOI: 10.30901/2227-8834-2020-4-9-16
7. Woolfe J.A. Sweet potato: an untapped food resource, Cambridge University Press, 1992, P. 643.
8. Hather J. Prehistoric sweet potato (Ipomoea batatas) from Mangaia Island, central Polynesia, Antiquity, 1991, No. 65(249), Pp. 887-893.
9. Zhang D. Assessing genetic diversity of sweet potato (Ipomoea batatas (L.) Lam.) cultivars from tropical America using AFLP, Genetic Resources and Crop Evolution, 2000, No. 47(6), Pp. 659-665.
10. Magomedova B.M. Batat kak cennaja pishhevaja kul'tura dlja respubliki Dagestan (Pervoe soobshhenie) (Sweet potato as a valuable food crop for the Republic of Dagestan (First message)), Botanicheskij vestnik Severnogo Kavkaza, 2017, No. 4, Pp. 24-33.
11. Diaconu A. Dynamics of the production process of sweet potato cultivated in the sandy soil conditions in Romania, Pakistan Journal of Botany, 2019, No. 51(2), Pp. 617-622.
12. Krochmal-Marczak B. Impact of cultivations technology on the yield of sweet potato (Ipomoea Batatas L) tubers, Emirates Journal of Food and Agriculture, 2018, No. 30(11), Pp. 978-983.
13. Novak B. Effects of mycorrhizal fungi and colored mulch in sweet potato production, Acta horticulturae, 2007, No. 729, Pp. 245-248.
14. Sideman RG. Performance of Sweetpotato Cultivars Grown Using Biodegradable Black Plastic Mulch in New Hampshire, Hortteechnology, 2015, No. 25(3), Pp. 412-416.
15. Slosar M. Sweet potato (Ipomoea Batatas L.) growing in conditions Of Southern Slovak Republic, Potravinarstvo, 2016. No. 10(1), Pp. 384-392.
16. Losev A.P. Praktikum po agrometeorologicheskomu obespecheniju rastenievodstva (Workshop on agrometeoro-logical support of crop production), Sankt-Peterburg: Gidrometeoizdat, 1994, Pp. 244.
17. Spravochnik po ovoshhevodstvu (Handbook of vegetable growing), V.I. Aleksashin, A.V. Alpat'ev, R.A. Andreeva i dr.; Sost. V.A. Bryzgalov. 2-e izd., pererab. i dop. L.: Kolos. Leningr. otd-nie, 1982, Pp. 511.
Сведения об авторах
Д.А. Зорин1н - канд. биол. наук; А.В. Федоров2 - доктор с.-х. наук,
1, 2 Удмуртский федеральный исследовательский центр УрО РАН, Удмуртская Республика, ул. Т. Барамзиной, 34, Ижевск, Россия, 426067 '[email protected]
Information about the authors
D.A. Zorin1H - Cand. Boil. Sci.; A.V. Fedorov2 - Dr. Agr. Sci.,
1 2 Udmurt Federal Research Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences,
Udmurt Republic, T. Baramzina St., 34, Izhevsk, Russia, 426067
Конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Conflict of interest: the authors declare that they have no conflicts of interest.
Статья поступила в редакцию 13.10.2021; одобрена после рецензирования 24.02.2022; принята к публикации 04.03.2022. The article was submitted 13.10.2021; approved after reviewing 24.02.2022; accepted for publication 04.03.2022.
