Создание сортов и совершенствование технологии возделывания луковых культур в условиях среднего урала 06. 01. 05 селекция и семеноводство 06. 01. 06 овощеводство

Работа выполнена в Тюменской государственной сельскохозяйственной академии

доктор сельскохозяйственных наук

доктор сельскохозяйственных наук

имени К.А. Тимирязева

Защита состоится 12 ноября 2007 г. в 10⁰⁰ часов на заседании диссертационного совета ДМ 220.064.02 в Тюменской государственной сельскохозяйственной академии по адресу: 625003, г. Тюмень, ул. Республики, 7,

тел./факс: (3452) 46-87-77, 45-20-05.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тюменской государственной сельскохозяйственной академии.

Реферат разослан «_____» октября 2007 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

д.б.н. ____________________ Грехова И.В.

Из многочисленных видов многолетнего лука представляют интерес для широкого введения в культуру на Среднем Урале батун, шнитт, слизун, ветвистый, косой. Причина их ограниченного выращивания состоит в отсутствии информации по биологии, агротехнике, продуктивности, пищевым и лечебным свойствам, недостатке сортов и семян.

В России нет промышленного производства лука шалота, но он пользуется спросом у садоводов и огородников. Население Среднего Урала издавна выращивало лук-репку, используя местные вегетативно-размножаемые формы. Одни из них получены в результате спонтанных мутаций и длительного вегетативного размножения острых сортов репчатого лука, другие – в результате интродукции южных форм шалота. И те, и другие местные формы – ценнейший материал как для селекционного использования, так и для непосредственного возделывания.

Чеснок резко реагирует на изменение условий выращивания и хранения посадочного материала. Перенесение форм чеснока из одних географических зон в другие, резко отличающиеся по агроклиматическим условиям, приводит к изменению его признаков и даже к полной гибели растений. По этой причине целесообразно использовать местные сорта.

• 
  изучить биологические особенности растений луковых культур;
  
• 
  дать оценку сортам и коллекционным образцам по хозяйственно-ценным признакам;
  
• 
  создать новые сорта луковых культур;
  
• 
  разработать систему семеноводства луковых культур;
  
• 
  усовершенствовать технологии возделывания многолетних луков, шалота и чеснока;
  
• 
  дать экономическую оценку возделывания луковых культур.
  

1. 
   Сорта и возможность ведения семеноводства луковых культур.
   
2. 
   Эффективные способы использования и элементы агротехники луковых культур в открытом и защищенном грунте на Среднем Урале.
   

Разработки автора удостоены диплома почета ВВЦ (Москва, 1991), золотых медалей ВВЦ (Москва, 2000) и Уральских выставок (Екатеринбург, 2005), серебряной медали ВВЦ (Москва, 1985), бронзовой медали ВВЦ (Москва, 1983), дипломами выставок (Москва, 1990, 2001; Екатеринбург, 1990-2006 гг.).

В главе приведен обзор литературы по распространению луковых культур, их происхождению, внутривидовой классификации и морфогенезу, селекции и семеноводству, технологии выращивания луковых культур.

Исследовательская работа с луковыми культурами была начата в 1982 г. и продолжается до настоящего времени. Полевые опыты в 1982-1987 гг. проведены в совхозе «Ревдинский» Свердловской области. С 1988 г. исследования перенесены в г. Дектярск Свердловской области в ЗАО УЦПТ «Овощевод».

За период исследований годы с недобором эффективных температур (1983, 1984, 1986, 1990, 1992, 1993, 1997, 2002) чередовались с годами теплыми и сухими (1982, 1985, 1987, 1988, 1989, 1995, 1996, 2004, 2005), теплыми с достаточным увлажнением (1991, 1994, 1998, 2000, 2001, 2003, 2006). В целом метеорологические условия 1982-2006 гг. были типичными для условий Урала.

Почвы опытных участков дерново-подзолистые, среднеглинистые, хорошо окультуренные, со средней обеспеченностью элементами минерального питания. Основные агрономические характеристики: гумус – 5-6%, рН_сол – 5,9, содержание легкогидролизуемого азота по Тюрину – 3,2-4,0 мг/кг, Р₂О₅ по Кирсанову – 25 мг/кг, К₂О по Пейве – 15 мг/кг. Сумма поглощенных оснований 46,6 мг-экв./100 г; гидролитическая кислотность 4,14 мг-экв./100 г почвы.

Объектом исследований служили луковые культуры: батун (Allium fistulosum L.), шнитт (Allium schoenoprasum L.), слизун (Allium nutans L.), ветвистый (Allium ramosum L.), косой (Allium obliquum L.), шалот (Allium ascalonicum L.), чеснок (Allium sativum L.).

Посевной материал многолетних видов лука был получен из СибНИИРС, шалота – местные образцы, чеснока – местные образцы и из коллекции Майкопской опытной станции ВНИИР. Многолетние луки в 1982-1987 гг. размещались на полях притепличного овощного севооборота. Предшественниками были ранняя капуста, редис, зеленные культуры. С 1988 г. многолетние луки, шалот и чесноки размещались на опытном участке в овощном севообороте. Предшественники – столовые корнеплоды или пар.

Подготовку почвы и уход за растениями проводили в соответствии с агротехникой, принятой в зоне Среднего Урала.

Фенологические наблюдения за многолетними видами лука вели ежегодно. В 1-ый год жизни растений отмечали даты появления всходов, пожелтения листьев осенью. Во 2-ой и последующие годы учитывали даты весеннего отрастания листьев, стрелкования, бутонизации, цветения, созревания семян. Определяли продолжительность межфазных периодов.

Морфометрические анализы и наблюдения вели в динамике с момента всходов или отрастания луков в течение трех лет жизни растений. Пробы по 10 растений в 2-кратной повторности отбирали периодически в течение вегетации с интервалом 20-30 дней. Учитывали число и параметры побегов, листьев, цветоносов путем взвешивания и замеров. Динамику цветения изучали путем ежедневного подсчета числа раскрывшихся цветков на 10 соцветиях в 9, 12, 15, 18 часов. Наблюдения за развитием корневой системы видов лука в естественных условиях вели с помощью раскопок в траншеях. Пользовались методиками А.Р. Тен (1978), И.О. Байтуллина (1987). Корневые системы отмывали, фотографировали, описывали, измеряли диаметр корней разных порядков ветвления. Определяли оптимальные сроки и периодичность срезок зелени многолетних луков со 2-го по 4-ый год жизни растений. Учитывали урожайность зелени при каждой срезке и в целом за сезон.

Для выгонки зелени в защищенном грунте заготавливали 2-4-х летние растения с комом земли и плотно укладывали в овощные лотки – ящики, которые хранили в штабелях под полиэтиленовой пленкой до выгонки. Определяли продолжительность отрастания листьев до 20-22 см длины, а также выход зелени с луковицами и без них.

Оценивали возможности получения семян разных видов в зоне Среднего Урала. Определяли семенную продуктивность, учитывая массу семян с одного соцветия и растения 3, 4, 5-го года жизни. По каждому виду анализировали 150 соцветий. Определяли завязываемость семян, массу 1000 шт., а также посевные качества по ГОСТ 12038-84; 12052-80.

Исследования по изучению шалота проведены в 1996-2007 гг., ярового чеснока – 1999-2006 гг., озимого чеснока – 2002-2006 гг. Площадь учетных делянок 5-10 м², повторность трех- и четырехкратная. В период вегетации проводили фенологические наблюдения, биометрические измерения.

Отбор проводили согласно «Методическим указаниям по селекции луковых культур» (1989, 1997). Описание селекционного материала луковых культур проводили в соответствии с «Методикой проведения испытаний на отличимость, однородность и стабильность» (2000, 2001). Все учеты и наблюдения проводились согласно «Методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур» (под редакцией М.А. Федина, 1985), «Методике опытного дела в овощеводстве и бахчеводстве» (под редакцией В.Ф. Белика, 1992), «Методическим указаниям по технологии производства посадочного материала лука шалота» (1983), «Методическим указаниям по производству посадочного материала чеснока ярового» (1984).

При биохимических анализах определяли содержание сухого вещества, сахара, аскорбиновой кислоты, каротиноидов, в т.ч. каротина, хлорофилла "а" и "в", эфирных масел, кумаринов; изучали динамику накопления нитратов в зеленых листьях; определяли качественный и количественный состав аминокислот в семенах хроматографическим методом на аминокислотном анализаторе. Анализы проводили в лаборатории биохимии УралНИИСХоза по общепринятым методикам.

Экспериментальные данные обрабатывали статистическими методами (Доспехов, 1985).
3 Особенности роста, развития и продуктивность

многолетних луков на Урале

Материалом для исследований послужили лучшие образцы, выделенные при изучении генофонда культурных и дикорастущих луков в Сибирском НИИ растениеводства и селекции (Новосибирск).

Одновременно с изучением особенностей роста и развития растений по видовой принадлежности получали исходный материал по видам с целью выделения лучших для создания новых сортов.

В разделе 3.1 рассмотрены вопросы происхождения, распространения и значения многолетних видов лука.

В разделе 3.2 на основе собственных наблюдений и литературных источников сделана морфологическая характеристика многолетних видов лука по листьям, луковице, стеблю, корневой системе, цветоносам, соцветиям, плодам.

3.3 Сравнительная характеристика биологических особенностей видов корневищных луков

Сезонное развитие растений. Установлены сроки наступления основных фаз развития многолетних луков и их изменения в зависимости от возраста растений и под влиянием метеорологических факторов. Составлены феноспектры изученных видов лука батуна, шнитта, слизуна, ветвистого, косого для природной зоны Среднего Урала.

Сроки отрастания многолетних видов лука зависели от погодных условий и возраста растений. Лук отрастал с 3-ей декады до середины мая в следующем порядке: слизун, батун, шнитт, косой, ветвистый. Сроки наступления фазы стрелкования и темпы ее прохождения лимитируют период использования плантаций многолетних луков для срезки зелени: чем позднее появляются цветоносы и чем больше срок от единичного до массового стрелкования, тем продолжительнее период уборки и выше качество продукции. Цветоносы у лука косого появлялись в 3-ей декаде мая, у батуна и шнитта – в 1-ой декаде июня, у слизуна – в конце июня, у ветвистого в конце июля-начале августа, чем старше были растения, тем раньше формировались цветоносы. У растений 2-5-ти летнего возраста батуна и шнитта разница составила 3-7 сут., слизуна и ветвистого от 7 до 29 сут.

Средняя продолжительность периода от массового стрелкования до цветения по видам различалась незначительно и составляла 23-29 сут. Суммы положительных температур, которые должны накопиться за период от отрастания до массового цветения, мало различались по годам и вполне определённы для каждого вида: для косого – 742, батуна – 816, шнитта – 839, слизуна – 1183, ветвистого – 1444⁰С.

Ресурсы тепла зоны Среднего Урала достаточны для созревания семян косого, шнитта, батуна, у которых необходимая сумма положительных температур от весеннего отрастания до наступления биологической спелости семян составляет не менее 1300⁰С. Показатели в среднем за годы исследований равнялись 1312⁰, 1500⁰, 1592⁰С соответственно. Для созревания семян слизуна и ветвистого необходима сумма положительных температур около 2000⁰С, и они не вызревают до наступления холодов.

Семена косого и шнитта созревали в 3-ей декаде июля, батуна – в 1-ой декаде августа. В неблагоприятные годы (1984, 1986) созревание семян задерживалось в среднем на 10-14 сут. У лука слизуна в 1987 г., с теплым сухим летом, полная спелость семян отмечена в 3-ей декаде сентября.

Динамика листообразования и ветвления. Для ранних этапов онтогенеза растений лука характерны замедленные темпы нарастания вегетативной массы и дифференциации органов. Средняя масса одного растения к концу 1-го года жизни составляла (г): у лука косого – 4,7; батуна – 112,1; шнитта – 11; слизуна и ветвистого – 14-15. Наиболее интенсивно развивался батун. Из изучаемых видов только он пригоден для хозяйственного использования в 1-ый год жизни при выращивании из семян. Замедленным развитием при коротком вегетационном периоде характеризовался лук косой. Перед уходом в зиму количество побегов варьировало от 1 до 3, количество зеленых листьев – от 3 до 12 шт.

На 2-ой год жизни развитие растений активизировалось. За первые два месяца вегетации количество побегов достигало (шт.): у слизуна – 3,6, ветвистого – 3,8; батуна – 4,5; шнитта – 4,8, косой не ветвился. Количество листьев по сравнению с 1-ым годом увеличивалось в 3-5 раз. Максимальную массу надземной части растения имели в середине июня, затем темпы роста листьев постепенно снижались. Только у шнитта прирост массы листьев наблюдался до августа. В фазе начала стрелкования в обшей массе урожая листьев цветоносы составляли у батуна и косого – 12-15 %, у шнитта, слизуна и ветвистого не более 4 %. Следует отметить, что молодые цветоносы, попадающие в срезаемую продукцию, не снижают ее качества.

На 3-ем году жизни по биомассе растений, накопленной за первую половину вегетации, изучаемые виды лука располагались в убывающем порядке: батун, слизун, шнитт, косой, ветвистый. У растений батуна в 3-ий год жизни развивалось до 12 побегов и 30-35 листьев; шнитта – 15 побегов и около 20 листьев; слизуна – 4-5 ветвей и до 35 листьев; душистого и косого – по 2-3 побега и по 10-14 листьев.

Хозяйственная продуктивность одного растения возрастала при увеличении числа побегов, листьев, размеров листовой пластинки. Коэффициенты множественной корреляции этих признаков 0,967-0,990, т.е. имела место тесная положительная корреляция.

Связь числа раскрывшихся цветков с температурой и влажностью воздуха в дневное время суток подтверждается коэффициентами парной и множественной корреляции. Корреляция с температурой воздуха была положительной, с влажностью – отрицательной.

Обнаружено значительное число аномалий в развитии соцветий, цветков, тычинок и пестиков: появление ярусов с образованием соцветий 2-3-го порядка; срастание и фасциации цветков и их элементов; изменение соотношения частей репродуктивных органов (израстание); вивипария. Больше всего аномалий наблюдали в засушливое лето 1987 г. на соцветиях шнитта и слизуна.

По средним датам массового цветения и времени созревания семян виды расположились в следующем порядке: косой – 24.06-21.07…06.08, батун – 30.06-24.07…06.08, шнитт – 02.07-03.08…21.08, слизун – 03.08-03.09…11.09. Лук ветвистый зацветал 16.08, и цветение продолжалось до заморозков.

Важной характеристикой химического состава семян является качественное и количественное содержание аминокислот, играющих большую роль в обмене веществ при развитии из семян проростков.

Разница по содержанию отдельных аминокислот и их сумме у изучаемых видов лука была весьма существенной.

3.4 Семенная продуктивность и качество семян

Среднее количество цветков в соцветиях батуна – 175 шт., шнитта – 65, слизуна – 216, косого – 255. Число семян в плодах варьировало от 1 до 3 шт. и в среднем было: у батуна – 1,36; шнитта – 2,73; слизуна – 1,36; косого – 2,35 шт. Завязываемость семян не превышала 52 % у всех изучаемых видов. Наиболее высокая она была у шнитта (45 %), наименьшая – у слизуна (23 %). Низкая завязываемость семян у поздноцветущего слизуна объясняется их развитием при менее благоприятных условиях в конце лета. Семенная продуктивность одного растения в 3-х летнем возрасте была наибольшей у шнитта – 11,1 г; у остальных видов – от 5 до 7 г. Качество семян было высоким, поскольку полученные семена в основном сформировались в первом ярусе и верхней части соцветий. По посевным качествам семена многолетних видов лука полностью соответствовали стандарту ГОСТ 12038-84; 12052-80 (табл. 1).

Таблица 1 – Посевные качества семян многолетних вдов лука, 1984-1987 гг.

Вид лука	Масса 1000 шт., г	Энергия прорастания, %	Всхожесть, %
батун	2,88	85	89
шнитт	1,77	72	93
слизун	2,07	36	68
косой	2,27	32	47

Выращивание семян многолетних видов лука можно организовать в сельскохозяйственных предприятиях Среднего Урала.