Продукционный процесс растений томата в условиях открытого грунта на юге Западной Сибири

Размещено на http://allbest.ru

*Институт почвоведения и агрохимии Сибирского отделения РАН

**Центральный сибирский ботанический сад Сибирского отделения РАН

УДК 635.64:631.5 (571.1)

Продукционный процесс растений томата в условиях открытого грунта на юге Западной Сибири

Нечаева Т.В.*, Фотев Ю.В.**, Наумова Н.Б.*,

Савенков О.А.*, Смирнова Н.В.*

Введение

Томат (Licopersicon esculentum Mill.) является глобально значимой сельскохозяйственной культурой, производство которой неуклонно растет как в странах - основных производителях - США, Египет, Израиль, Турция, так и в России [1, 2].

Наряду с крупномасштабным промышленным производством везде популярно выращивание этой культуры на приусадебных участках, как в закрытом, так и в открытом грунте. Дальнейший рост урожайности томата возможен за счет внедрения в производство новых гетерозисных гибридов первого поколения, и многие лаборатории, в том числе и отечественные, занимаются селекцией томата для открытого грунта [3].

Традиционно в России, особенно в ее азиатской части с более выраженными перепадами погодных условий при резко континентальном климате, для выращивания в открытом грунте более подходящими считаются сорта томатов детерминантного типа роста [4, 5]. Однако наблюдающееся потепление климата, в особенности за счет удлинения безморозного периода осенью, а также и дальнейший прогноз на потепление в азиатской части Евразии [6], вновь привело к актуальности сравнения продукционного потенциала растений томатов, различающихся по типу роста, в условиях открытого грунта.

Рост популярности продукции органического земледелия и соответствующих технологий возделывания обусловил и рост внимания к биологической, а не только товарной продукции сельскохозяйственных культур, поскольку основным урожаем большинства сельскохозяйственных культур, в том числе и овощных, являются нетоварные растительные остатки [7], как надземные, так и подземные, которые не используются в качестве продуктов, корма и/или сырья. Таким образом, биологические возможности томата как культуры открытого грунта в настоящее время далеко не исчерпаны, и необходимо более детальное понимание биологических потребностей культуры [10]. Хотя изучению влияния окружающей среды, обеспечения питательными элементами и генотипической изменчивости растений на свойства плодов томата уделяют внимание уже несколько десятилетий [11, 12], появление новых сведений и новых экологических и социально-экономических вызовов повышает актуальность и расширяет спектр таких исследований, в особенности в плане содержания полезных для здоровья компонентов [3, 13]. грунт томат сибирь гибрид

В связи с этим необходимо изучение взаимосвязи продукционных особенностей томатов современных, сравнительно недавно выведенных сортов, а также химических и органолептических свойств их плодов с почвенно-химическими и физическими условиями произрастания, особенно в открытом грунте Западной Сибири.

Целью исследований было изучить продукционные особенности растений томата детерминантного и индетерминантного типа роста, а также химико-органолептические свойства их плодов, и выявить их связь с почвенно-химическими свойствами и абиотическими условиями при выращивании в открытом грунте на юге Западной Сибири.

Объекты и методы исследования

Растения томата сорта Ранняя любовь детерминантного типа роста (ДТР) и сорта Дельта 264 индетерминантного типа роста (ИТР), селектированные в Центральном сибирском ботаническом саду СО РАН (г. Новосибирск), в возрасте 50 дней высаживали в открытый грунт 10-13 июня 2013 г. на 6 опытных участках в Новосибирской области в 4-х повторностях (по 1 растению на 0,25 м²).

Минеральные удобрения в виде водного раствора вносили каждые две недели в дозах, эквивалентных N₃₀P₃₀K₇₅Mg₅. Перед цветением и в период плодоношения растения поливали 0,02-0,04 % растворами микроэлементов (B, Cu, Zn, Mn) по 1 литру на растение. Растения не пасынковали.

Образцы почвы отбирали перед началом и после окончания опыта. Содержание С_орг, N_орг, содержание подвижных форм питательных элементов (NO₃^-, NH₄⁺, P₂O₅, K₂O), а также рН_вод определяли стандартными методами [14]. Содержание обменных катионов определяли атомно-адсорбционным методом в водной вытяжке. Содержание азота (N_мик) и углерода (С_мик) микробной биомассы определяли методом фумигации-экстракции [15, 16]. Полученные данные приведены в таблице 1.

Таблица 1. Расположение и почвенно-химические свойства опытных участков перед началом опыта

На каждом участке вели наблюдения за температурой воздуха и почвы в дневное время. Температуру почвы фиксировали на глубине 2 и 10 см. Соответствующие суммы дневных температур рассчитывали как среднюю температуру за дневное время суток (т.е. от восхода до захода), умноженную на долю дня в сутках, и суммировали по всему периоду вегетации растений в открытом грунте, т.е. за 92 дня (табл. 2).

Таблица 2. Сумма дневных температур воздуха и почвы за период вегетации растений томата в открытом грунте на юге Западной Сибири (єС • сут)

Отбор образцов надземной и подземной фитомассы провели в конце периода вегетации - 10-13 сентября 2013 года. Сбор плодов проводили в ходе вегетации (начиная с конца июля) по мере прекращения их роста и достижения стадии технической спелости, а в конце вегетации учитывали все плоды потребительского качества.

В дозревших после снятия плодах томатов определяли некоторые физико-химические свойства (pH, содержание сахаров, содержание нитратов, удельную плотность) и органолептические свойства стандартными методами [17]. Содержание ликопина определяли спектрофотометрически [18].

Данные анализировали методами описательной статистики и дисперсионного анализа с помощью статистического пакета Statistica 6.1. В таблицах приведены среднее значение и стандартная ошибка среднего (M ± m).

Результаты и обсуждение

В среднем по двум сортам опыта урожай плодов составил 2,4 кг с растения (табл. 3). Такой урожай почти в точности совпадает, например, с урожаем, полученным в условиях закрытого грунта в Китае при внесении 750-1500 кг N/га и 300-600 кг K/га [19] или в условиях открытого грунта в штате Мэриленд, США [5], и превосходит урожай в открытом грунте Подмосковья и Новосибирской области [20, 21].

Полученный урожай, однако, несколько ниже по сравнению с таковым в условиях открытого грунта Испании без внесения минеральных удобрений [22], но это, в основном, за счет большей в Испании продолжительности вегетационного периода для роста растений томата.

При одинаковом периоде вегетации растения томата ИТР произвели на 2,4 кг/м² больше плодов, чем ДТР, что является экономически вполне значимой прибавкой для мелких хозяйств. Растения ИТР к концу вегетации имели также намного (в 2,4 раза) большую надземную фитомассу по сравнению с растениями ДТР (табл. 3).

Таблица 3. Масса плодов, надземной и подземной фитомассы томата разных сортов (сырая масса на одно растение, M ± m)

Соотношение надземной фитомассы и массы полученных плодов у растений ИТР было практически в 2 раза выше (p = 0,002), что говорит о большей ресурсозатратности продукции плодов томата ИТР.

Учитывая, что традиционно в нашей стране при микро- и мелкомасштабном производстве томатов надземную фитомассу отчуждают, выращивание сортов ИТР приводит к большему выносу элементов минерального питания.

Так, помножив надземную фитомассу на концентрацию макроэлементов [23], вынос N, P и S надземной фитомассой в проведенном опыте можно оценить в довольно существенные величины 227, 27 и 28 кг/га N, P и S, соответственно.

Поэтому в случае выращивания сортов ИТР с высокой продукцией особое внимание необходимо уделить возможности компостировать или заделывать нетоварную часть продукции томатов в почву и/или применять другие агротехнические приемы неистощительного земледелия.

Подземная фитомасса (в данном случае живых корней), в конце вегетации составила в среднем по опыту 33 г на одно растение, будучи также у растений ИТР в 1,8 раза выше по сравнению с растениями ДТР (табл. 3). Отношение надземной (т.е. листьев и стеблей) к подземной фитомассе у томата ИТР было выше, чем у ДТР, что, с одной стороны, может отражать межсортовые различия, а, с другой стороны, свидетельствовать, что условия выращивания были более благоприятны для растений ИТР.

Средняя масса плодов томатов ИТР была на 20% больше по сравнению с таковой у растений ДТР (p = 0,019). Однако по органолептическим свойствам плоды томата растений обоих типов роста достоверно не отличались (табл. 4).

Таблица 4. Некоторые характеристики зрелых плодов томата (на сырую массу, M ± m)

Проведение корреляции продукционных характеристик растений томата с почвенно-химическими свойствами выявило, что урожай плодов с одного растения ни по массе, ни по числу не был связан с почвенными свойствами (табл. 5), а именно содержанием гумуса, подвижных элементов минерального питания и pH_вод, которые в пределах градиента агрохимических свойств, охватываемого участками проведения опыта, в целом относятся к обеспечивающим нормальный рост и развитие растений томата.

Однако каждый опытный участок подразумевает не только разные почвенно-химические и температурные свойства, но и различный уровень попадающей на растения фотосинтетически активной радиации; очевидно, что эти различия, скорее всего, вносили больший вклад в дисперсию продукционных характеристик томата, маскируя влияние почвенных свойств.

Максимальный размер плодов томата у обоих сортов оказался положительно связан с содержанием органического вещества, обменных Ca и Mg в почве (табл. 5), что согласуется с установленным ранее фактом стимулирования развития органов плодоношения и собственно плодов томата под влиянием повышенного обеспечения растений Ca и Mg [24, 25].

Содержание микробиальных форм углерода и питательных элементов в почве принято считать показателем качества почвы, так как именно эти формы являются основными поставщиками доступных для растений элементов питания за счет активного участия в их минерализации [26]. Мы выявили положительную связь вклада микробиального углерода в органическое вещество почвы с урожаем плодов сорта ДТР и со средней массой плодов сорта ИТР. По-видимому, больший относительный размер биомассы почвенных микроорганизмов создавал более благоприятные условия для роста и развития растений.

Таблица 5. Коэффициенты корреляции некоторых продукционных характеристик растений томата с почвенно-химическими свойствами, температурными показателями и географическими координатами опытных участков

Жирным шрифтом выделены значимые (p < 0,05) коэффициенты корреляции

Корреляция продукционных характеристик растений томата с суммой температур воздуха и почвы у обоих сортов оказалась отрицательной (табл. 5), что согласуется с представлением о том, что высокие температуры воздуха и почв тормозят плодоношение этой культуры [27, 28].

При проведении данного опыта максимальные дневные температуры воздуха и почвы (на глубине 2 и 10 см) составили 44, 42 и 26 єC, соответственно. Это существенно превышает физиологически комфортную дневную температуру воздуха в 26єC [27], а даже незначительное превышение этой температуры плохо сказывается на плодоношении томата [29]. Более северное расположение опытного участка положительно коррелировало с урожаем, скорее всего, в плане компенсации отрицательного влияния максимальных температур.

Следует подчеркнуть, что схема опыта, а именно несколько микрополевых опытов, заложенных по одинаковому плану на различных по почвенно-экологическим условиям участках, позволила протестировать продукционные особенности сортов вдоль градиента почвенно-химических и экологических факторов, что позволяет более широко распространить полученные результаты.

Выводы

Растения томата индетерминантного типа роста дают в условиях открытого грунта на юге Западной Сибири больше товарной продукции по сравнению с растениями детерминантного типа, даже при одновременном окончании вегетации.

Следовательно, при ожидаемом потеплении климата в азиатской части страны, в особенности за счет дальнейшего увеличения продолжительности безморозного осеннего периода и, соответственно, вегетации растений, сорта индетерминантного типа роста дадут существенное увеличение товарной продукции по сравнению с растениями детерминантного роста.

Таким образом, возделывание и дальнейшая селекция растений томата индетерминантного типа роста имеет явный экономический смысл для мелкомасштабного производства.

В пределах градиента расположения опытных участков (0,18921 с.ш. и 0,93560 в.д.) отсутствие связи продукционного процесса томата с почвенно-химическими свойствами обусловлено, скорее всего, варьированием фотосинтетически активной радиации в условиях открытого грунта.

Список использованных источников