Хозяйственно-биологические особенности сортов и гибридов лука репчатого и их значение для возделывания в условиях волго-вятского региона

Сведения о предстоящей защите диссертации

ГРИШАНОВ Юрий Константинович

«Хозяйственно-биологические особенности сортов и гибридов лука

репчатого и их значение для возделывания в условиях Волго-Вятского региона».

06.01.01

сельскохозяйственные науки

Д 006.049.01

Московский научно-исследовательский институт сельского хозяйства «Немчиновка»

143026, Московская область, Одинцовский район, пос. Немчиновка-1, ул. Калинина, дом 1, Московский НИИСХ «Немчиновка»

Тел. 591-83-91 и 591-87-54.

Адрес электронной почты диссертационного совета –

Email: [email protected]

Дата защиты диссертации – 28 июня 2011 года, в 15 часов 30 минут.

На правах рукописи

Гришанов Юрий Константинович

ХОЗЯЙСТВЕННО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СОРТОВ

И ГИБРИДОВ ЛУКА РЕПЧАТОГО И ИХ ЗНАЧЕНИЕ ДЛЯ

ВОЗДЕЛЫВАНИЯ В УСЛОВИЯХ ВОЛГО-ВЯТСКОГО РЕГИОНА

Специальность 06.01.01 – «Общее земледелие»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук

Москва – 2011

Работа выполнена на кафедре плодоовощеводства, селекции и семеноводства Нижегородской государственной сельскохозяйственной академии в 2008-2011 гг.

Научный руководитель:	доктор сельскохозяйственных наук, профессор Лебедев Валентин Михайлович
Официальные оппоненты:	доктор сельскохозяйственных наук, профессор Федорищев Виктор Николаевич; кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Пыльнева Елена Викторовна
Ведущая организация:	Всероссийский научно-исследовательский институт селекции и семеноводства овощных культур (ВНИИССОК)

Защита состоится «28 » июня 2011 г. в 15 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д 006.049.01 при Московском научно-исследовательском институте сельского хозяйства «Немчиновка»

Просим принять участие в работе Совета или прислать свой отзыв на автореферат диссертации в 2-х экземплярах, заверенных гербовой печатью по адресу: 143026, Московская область, Одинцовский район, п/о Немчиновка-1, ул. Калинина, дом 1.

Автореферат разослан « » мая 2011 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета Мерзликин А. С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Лук репчатый является ценной пищевой культурой, которая содержит большое количество витамина С, сахаров и фитонцидов. В РФ производство лука составляет не более 5-6 кг на душу населения в год, в то время как по медицинской норме его необходимо съедать по 10 кг. Данное потребление возможно в настоящее время только с учетом импорта продукции из других стран - Китая, Индии и США, Турции и Нидерландов, которая составляет 45 % от валового производства его в России.

Для повышения производства лука репчатого в России ежегодно включаются в «Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию» от 18 до 34 сортов и гибридов, которые проходят сортоиспытание на ГСУ областей, но оно не позволяет полностью выявить все биологические особенности новых сортов и гибридов при отсутствии действия факторов, способствующих наиболее полной реализации потенциала их урожайности.

Для растений, являющихся открытой биологической системой, самыми чувствительными при воздействии внешних факторов являются процессы фотосинтеза и минерального питания, как две стороны единого процесса питания. Критерием его эффективности является накопление органического вещества, формирование массы растения.

Культура лука отличается тем, что в общей биологической продуктивности велика доля хозяйственной продуктивности. Их величины в значительной степени зависят от адаптированности генотипов к условиям региона возделывания. Поэтому оценка адаптивности лука репчатого к условиям Волго-Вятского региона на серых лесных почвах является актуальной.

Цель исследований - комплексное изучение хозяйственно-биологи-ческих особенностей сортов и гибридов лука репчатого и определение оптимальных факторов, как элементов сортовой агротехники, повышающих урожайность при однолетнем возделывании в условиях Волго-Вятского региона.

Задачи исследований:

- получить количественную характеристику фотосинтетической и энергетической эффективности ассимиляционного аппарата сортов и гибридов лука репчатого, возделываемых в однолетней культуре, и изучить особенности их минерального питания и эффективности использования поглощенных элементов при формировании биологического и хозяйственного урожаев;

- установить характер корреляционной зависимости между фотосинтетической активностью листового аппарата и минеральной продуктивностью корневой системы, а также между величиной фотосинтетического потенциала и биологической продуктивностью сортов и гибридов лука репчатого;

- выделить сорта лука репчатого, наилучшим образом адаптированные к условиям Волго-Вятского региона, и определить их биохимический состав;

- изучить влияние площади питания на рост и развитие растений лука репчатого и определить оптимальную площадь питания для повышения урожайности;

- изучить влияние уровня азотного питания на минеральную продуктивность и развитие листового аппарата, а также установить оптимальную дозу азотных удобрений для реализации потенциала урожайности и рассчитать экономическую эффективность от их внесения;

- предложить элементы технологии возделывания лука репчатого в условиях однолетней культуры с учетом биологической специфики сорта и экономической эффективности.

Научная новизна. Проведен впервые систематический физиологический анализ реакции растений 6 сортов и 6 гибридов лука репчатого на экологический потенциал Волго-Вятского региона, позволивший обосновать выбор лучших адаптированных генотипов, способных давать урожай от 35 до 40 т/га при выращивании в однолетней культуре.

Получены новые данные по фотосинтезу и биологической продуктивности сортов и гибридов, морфометрические характеристики корневой системы изучавшихся сортов и гибридов, определены существенные различия (в 1,9 раза) по ее длине, приходящейся на единицу массы растения и различия по удельной активной поверхности корневой системы.

Оценена минеральная продуктивности корневой системы изучавшихся сортов и гибридов. Показаны корреляции чистой продуктивности фотосинтеза (ЧПФ) и фотосинтетического потенциала (ФП) с биологической и хозяйственной продуктивностью. Отмечена отрицательная корреляция между величиной корневого потенциала и минеральной продуктивностью корневой системы. Установлена функциональная связь между деятельностью ассимиляционного аппарата и активной части корневой системы, позволившая определить оптимальную площадь питания растения лука в 100-150 см2 для максимальной урожайности. Выявлена реакция растений лука на разные уровни азотного питания от 30 до 120 кг д.в./га и определена оптимальная доза применения азота 60 кг д.в./га при возделывании в однолетней культуре.

Практическая значимость работы. Выявлены гибриды лука репчатого Сафран F1, Манас F1 и Сангро F1, формирующие урожай при возделывании в однолетней культуре от 35 до 40 т/га. Определена оптимальная площадь питания одного растения лука, равная 100-150 см2, показано, что ее увеличение улучшает товарные качества лука, но снижает урожайность. Установлена оптимальная доза азотных удобрений в 60 кг д.в./га при фоновом внесении фосфора и калия в дозах по 30 кг д.в./га на серых лесных почвах в условиях Волго-Вятского региона.

Предложена методика работы с корневой системой лука репчатого для определения абсолютной величины ее активной части и установлена связь работы листового аппарата с минеральной продуктивностью корневой системы.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на заседаниях кафедры плодоовощеводства, селекции и семеноводства Нижегородской государственной сельскохозяйственной академии (г. Нижний Новгород, 2008-2010 гг.); Международной научно-практической конференции «Научно-инновационные основы повышении эффективности овощеводства», посвященной 85-летию образования РУП «Институт овощеводства» (Республика Беларусь, г. Минск, 2010); Международной конференции с элементами научной школы для молодежи «Биологические основы садоводства и овощеводства» (г. Мичуринск-Наукоград, 2010); Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов, соискателей, посвященной 80-летию Вятской ГСХА (г. Киров, 2010); научно-практической конференции, посвященной 100-летию И. М. Коданева (г. Нижний Новгород, 2008); научно-практической конференции Нижегородской государственной сельскохозяйственной академии, посвященной 75-летию Заслуженного деятеля науки РФ, доктора сельскохозяйственных наук, профессора В. П. Заикина и 80-летию образования академии «Земледелие и его ресурсное обеспечение в современных условиях» (г. Нижний Новгород, 2010).

Публикации результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 7 работ, в т. ч. 1 в издании, входящем в перечень ВАК РФ.

Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 145 страницах компьютерного текста и состоит из введения, 4 глав, выводов и предложений производству. Работа содержит 38 таблиц, 24 рисунка, 1 приложение. Список литературы включает 240 наименований, в том числе 23 на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Обзор литературы

Любая технология возделывания должна способствовать реализации потенциала продуктивности сорта путем создания благоприятных условий для растений и удовлетворения потребностей в критические периоды выращивания культуры. Существующие технологии направлены на возделывание культуры, и в меньшей мере учитывают сортовые особенности. На различных культурах показаны сортовые различия по накоплению биомассы в зависимости от условий возделывания в регионе, в том числе по генотипической специфике сортов по минеральной продуктивности. Показаны современные знания о морфологических и биологических особенностях лука репчатого, а также отношение к факторам внешней среды, технологии возделывания лука репчатого по традиционной технологии и технологии возделывания в однолетней культуре.

Таким образом, отсутствуют знания о минеральной продуктивности корневой системы лука репчатого, а также мало данных по сортовым различиям в особенностях функционирования листового аппарата и взаимосвязи фотосинтетической деятельности листового аппарата и минеральной продуктивности корней лука репчатого. Выявление подобного рода сортовых различий позволит получить новое знание о луке репчатом, выявить сорта, наиболее адаптированные к условиям возделывания в однолетней культуре в Нижегородской области, а также позволит дать рекомендации по корректировке существующей технологии возделывания культуры.

2. Условия и методика проведения исследований

Опыты по изучению генотипической специфики питания и продуктивности однолетних сортов лука репчатого поставлены на базе сельскохозяйственного производственного кооператива (СХПК) им. Чкалова Воротынского района Нижегородской области в 2008-2010 гг.

Почва опытного участка - серая лесная супесчаная с содержанием гумуса 1,9-2,0%; рНсол. 6,3-6,4; содержание подвижного фосфора по Кирсанову 115-120, обменного калия – 98-111 мг/кг почвы.

Объектами исследования служили сорта и гибриды лука репчатого отечественной и иностранной селекции, рекомендованные для возделывания в однолетней культуре, которые в настоящее время проходят сортоиспытание в Инспектуре по сортоиспытанию Нижегородской области: Алонсо F1, Мустанг F1, Рыцарь, Разгуляй, Спирит F1, Феодал, Ред Барон, Манас F1, Сангро F1, Сафран F1, Одинцовец, Штуттгартер Ризен.

Погодные условия 2008-2010 гг. были разносторонние: от благоприятных (2009 год) до экстремальных (2010 год), что позволяет достаточно полно и объективно определить отношение сортов и гибридов лука репчатого к условиям возделывания на серых лесных почвах Волго-Вятского региона.

Растения выращивали в условиях микрополевого опыта в 2008-2010 гг. Продолжительность опыта составила от 74 до 93 дней.

Также для оптимизации условий выращивания было дополнительно заложено еще два микрополевых опыта по выше приведенной методике.

Опыт по определению оптимальной площади питания с гибридом Алонсо F1 лука репчатого заложен в 2009 и 2010 гг. Схема опыта включала следующие площади питания: 1 – 50 см2, 2 – 100 см2, 3 – 150 см2, 4 – 200 см2 и 5 – 250 см2. Продолжительность опыта составила 83 и 93 дня в 2009 и в 2010 гг. соответственно.

Для определения оптимальной дозы азотных удобрений в 2009 году был заложен опыт с гибридом Алонсо F1. Продолжительность опыта составила 83 дня. Схема опыта включала следующие варианты: 1-без удобрений (контроль); 2-фон (Р30К30); 3-фон + N30; 4-фон + N60; 5-фон + N120. Для опыта использовались следующие соли: NH4NO3, KH2PO4, K2SO4.

Определение активной части корневой системы и ее минеральную продуктивность проводили по методике «Анализа пряди корней» (Муромцев И. А., 1967; Лебедев В. М., 1985). Чистую продуктивность фотосинтеза – по Ничипоровичу А. А. (1955). КПД ФАР определяли по методикам Тооминга Х. Г. и Гуляева Б. И. (1967). Содержание азота в биомассе определяли по Къельдалю, фосфора – по Кирсанову, калия – на пламенном фотометре (Петерубргский А. В., 1968). Урожай и площадь листьев определяли весовым методом. Биохимический анализ луковиц – по П. И. Воскресенскому (1973). Уровень рентабельности был рассчитан по методике кафедры агрохимии Нижегородской ГСХА (Агробиологические основы…, 2006 г.).

Экспериментальный материал обработан методами математической статистики (Доспехов Б. А. (1985) и компьютерной программой Exel. Разницу между сравниваемыми вариантами считали достоверной при уровне доверительной вероятности Р 0,95.

Результаты исследований

1. Морфофизиологические и хозяйственные признаки сортов и гибридов

лука репчатого при выращивании в однолетней культуре

Изучение фотосинтетической и энергетической эффективности работы листового аппарата у изучаемых сортов и гибридов лука репчатого выявило существенные сортовые различия за 2008-2010 гг. исследования (табл. 1). Так, наименьшая фотосинтетическая активность (ЧПФ) была отмечена у сорта Одинцовец (2,8 г/м2 в сутки), а наибольшая – у гибрида Алонсо F1 (5,5 г/м2 в сутки), или различалась в 2,0 раза. Остальные сорта и гибриды накапливали биомассу в количестве от 3,6 до 5,2 г/м2 в сутки. Существенные различия по сортам были по эффективности работы листового аппарата, КПД ФАР = от 0,46 до 0,90%.

Фотосинтетический потенциал, необходимый для формирования 1 кг лука, в среднем за 3 года также значительно изменялся у изучаемых сортов и гибридов. При этом наименьшая площадь листьев была у гибрида Сафран F1 (25,5 м2/кг), наибольшая – у сорта Одинцовец (70,4 м2/кг), т. е. больше в 2,8 раза. Близким по данному показателю к гибриду Сафран F1 был стандартный сорт Штуттгартер Ризен (29,9 м2/кг), а у остальных изучаемых сортов и гибридов данный показатель находился в пределах от 31,5 до 41,5 м2/кг.

Важным показателем в накоплении биомассы растения является площадь листьев на 1 га, что связано с высокой корреляцией между площадью листьев и приростом биомассы (r = 0,65-0,95), между ЧПФ и приростом биомассы (r=0,38-0,80). Наибольшую расчетную площадь листового аппарата за 3 года исследований формировал гибрид Манас F1 (30,7 тыс. м2/га). В целом по изучаемым сортам и гибридам была отмечена меньшая площадь листьев на 1 га, от14,3 до 27,7 тыс. м2/га.

1. Фотосинтетическая активность листового аппарата сортов и гибридов лука репчатого, среднее за 3 года

Сорт	ЧПФ, г/м2 в сутки	КПД ФАР, %	ФП, м2 в сутки/кг лука	Площадь листьев, тыс. м2/га
Алонсо (F1)	5,5	0,90	35,6	24,8
Мустанг (F1)	4,9	0,79	32,0	26,9
Рыцарь	4,5	0,75	31,6	24,8
Разгуляй	4,4	0,72	36,4	25,8
Спирит (F1)	4,7	0,77	31,5	20,6
Феодал	5,0	0,82	41,5	27,7
Ред Барон	4,0	0,67	34,9	24,5
Манас (F1)	3,6	0,61	31,9	30,7
Сангро (F1)	4,3	0,72	36,2	25,3
Сафран (F1)	5,2	0,87	25,5	25,9
Одинцовец	2,8	0,46	70,4	22,3
Штуттгартер Ризен (St)	5,0	0,82	29,9	14,3
НСР05	0,3	0,07	-	-

Следовательно, сорта по-разному реагируют на изменяющиеся погодные условия: одни увеличивают энергетическую эффективность работы листового аппарата, другие – наращивают ее площадь.

Изучение морфологических особенностей корневой системы показало (табл. 2), что сравниваемые пряди изучаемых сортов и гибридов лука репчатого практически идентичны по величине диаметра активных корней и удельной активной поверхности корневой системы (УАПКС), но существенно отличались по длине корневой системы, приходящейся на единицу массы растений (1,9 раза).

Оценка площади листьев и поверхности активных корней, приходящихся на единицу биомассы, показала, что сорта по-разному реагировали на условия года, а также с различной интенсивностью изменяли данные показатели. В целом за 2008-2010 гг. различия по данным показателям достигали 2,0-2,1 раза. В то же время характер соотношения активной поверхности корневой системы к поверхности листьев, приходящихся на единицу биомассы растения (Sк/Sл), в среднем за 2008-2010 гг. исследования находился в интервале от 0,34 (Одинцовец) до 1,58 (Сафран F1), или изменялся в 4,8 раза.

Изменение соотношения активной поверхности корней к поверхности листьев, приходящихся на единицу биомассы (Sк/Sл), показывает, сколько на 1 м2 активной поверхности корней приходится м2 поверхности листьев. Например, на

2. Морфологическая и функциональная характеристика активной части корневой системы лука репчатого

Сорт	Диаметр активного корня, мкм	УАПКС*, см2/м	Длина корневой системы, м/г	Площадь корней, см2/г (Sк)	Площадь листьев, см2/г (Sл)	Sк/Sл
Алонсо (F1)	883	27,8	54,8	34,9	52,4	0,70
Мустанг (F1)	804	25,1	64,3	43,3	55,4	0,78
Рыцарь	810	26,2	46,0	55,9	59,3	0,95
Разгуляй	833	26,5	59,2	34,3	62,6	0,54
Спирит (F1)	752	26,5	62,6	35,5	55,2	0,61
Феодал	866	24,6	85,1	65,5	55,8	1,25
Ред Барон	787	26,2	59,8	45,1	67,0	0,72
Манас (F1)	852	25,9	51,5	51,4	75,9	0,69
Сангро (F1)	854	27,0	65,9	65,3	68,7	1,12
Сафран (F1)	817	26,7	82,2	73,2	56,2	1,58
Одинцовец	828	25,9	47,7	37,9	104,6	0,34
Штуттгартер Ризен (St)	822	25,0	46,7	40,6	57,1	0,71
НСР05	62	2,5	-	4,0	4,2	-

*- удельная активная поверхность корневой системы

1 м2 корневой системы сорта Одинцовец приходится 2,9 м2 поверхности листьев (Sк/Sл = 0,34), в то время как 1 м2 корневой системы гибрида Сафран F1 – только 0,6 м2 поверхности листьев (Sк/Sл = 1,58), или в 4,8 раза меньше. Таким образом, чем меньше данный показатель, тем лучше для растения, тем большую поверхность листьев может обеспечить питательными веществами корневая система. Установлено, что функциональная зависимость между корневой системой и листовым аппаратом изменяется в зависимости от генотипа сорта или гибрида.

Приведенные данные свидетельствуют о неравноценности корневых систем сортов лука репчатого как в морфологическом, так и в функциональном отношении.

Отмеченные морфологические и функциональные различия в активной части корневой системы у изучаемых сортов и гибридов лука не могли не отразиться на минеральной продуктивности растений (табл. 3). Сорта по поглощению элементов минерального питания за годы исследований имели различия: по азоту в 3,5 раза, по фосфору – в 4,1 раза и по калию – в 5,6 раза. Поэтому при подборе систем применения минеральных удобрений необходимо учитывать специфику сорта.

Наибольшее количество азота, фосфора и калия поглощали корневые системы сортов Одинцовец, Рыцарь, Штуттгартер Ризен и гибрида Манас F1. Известно, что сладкие сорта лука потребляют больше калия, чем азота, а острые наоборот – больше азота, чем калия (Журбицкий З. И., 1963). В наших исследования все изучаемые сорта относятся к полусладким сортам.

Расчет коэффициентов корреляции между корневым потенциалом (КП) и минеральной продуктивностью (МП) показал, что связь во всех вариантах опыта отрицательная (r от -0,08 до -0,99). Следовательно, чем больше поверхность корней, тем ниже интенсивность поглощения азота, фосфора и калия. Увеличивая активную поверхность корней, растение снижает напряженность работы корневой системы при неблагоприятных условиях внешней среды. В то же время зависимость между МП и приростом биомассы положительная, хотя сильно различается как между сортами, так и по годам (r от 0,01 до 0,99).

3. Минеральная продуктивность корневой системы лука репчатого,

за 3 года

Сорт	Поглощение, мг/м2 в сутки
	азот	Фосфор (P2O5)	Калий (K2O)
Алонсо (F1)	102	57	248
Мустанг (F1)	98	52	240
Рыцарь	154	77	348
Разгуляй	105	46	254
Спирит (F1)	137	67	321
Феодал	68	32	118
Ред Барон	89	47	113
Манас (F1)	140	55	208
Сангро (F1)	101	45	146
Сафран (F1)	84	41	171
Одинцовец	178	83	379
Штуттгартер Ризен (St)	146	63	206
НСР05	30	11	34

Установленные существенные различия изучаемых сортов и гибридов в работе листового аппарата и корневой системы, как двух сторон единого процесса питания, повлияли на общую продуктивность растений (табл. 4). Сорта и гибриды лука репчатого при выращивании в однолетней культуре проявляли различную хозяйственную продуктивность как внутри каждого сезона, так и по годам. Учитывая различия изучаемых сортов и гибридов в зависимости от погодных условий 2008-2010 гг., установлено, что гибриды Сафран F1, Манас F1, Сангро F1 и Мустанг F1 ежегодно формировали практически одинаковую массу луковицы, больше, чем у стандарта, что свидетельствует об экологической пластичности сортов к меняющимся погодным условиям.

При получении урожая важно знать, какова хозяйственная годность растений, т. е. какой процент от общей массы растений лука занимает хозяйственно-ценная продукция. В таблице 4 видно, что коэффициент хозяйственной годности (Кхоз) у всех сортов и гибридов лука репчатого находится практически на одном уровне и изменялся от 0,69 (Феодал) до 0,75 (Спирит F1), за исключением сорта Одинцовец (0,57).

4. Хозяйственно-биологические показатели лука репчатого, средние

за 3 года

Сорт	Масса луковицы, г	Кхоз.*	Урожайность, т/га
Алонсо (F1)	36	0,71	28,8
Мустанг (F1)	42	0,72	33,6
Рыцарь	40	0,70	32,0
Разгуляй	33	0,72	26,4
Спирит (F1)	33	0,75	26,4
Феодал	34	0,69	27,2
Ред Барон	35	0,71	28,0
Манас (F1)	49	0,74	39,2
Сангро (F1)	44	0,73	35,2
Сафран (F1)	50	0,74	40,0
Одинцовец	20	0,57	16,0
Штуттгартер Ризен (St)	24	0,73	19,2
НСР05	4,8	0,08	-

*- коэффициент хозяйственной годности

Урожайность лука репчатого при выращивании в однолетней культуре (из расчета 800 тыс. растений на 1 га) подтвердила, что гибриды Сафран F1, Манас F1 и Сангро F1 в среднем за 3 года показали максимальную урожайность.

Полученные экспериментальные данные отражают пестроту реакции изучаемых сортов и гибридов на комплекс внешних факторов в течение вегетации, что еще раз говорит о необходимости выделения наиболее адаптированных к условиям региона сортов, полнее реализующих свой потенциал продуктивности.

5. Биохимический состав луковиц сортов и гибридов лука репчатого в среднем за годы исследования (2008-2010 гг.)

Сорт	Содержание абсолютно сухого вещества, %	Витамин С, мг%	Сахар, %	Кислотность, %
Алонсо (F1)	12,6	14,6	7,3	0,2
Мустанг (F1)	12,2	12,3	7,7	0,2
Рыцарь	11,7	10,9	7,8	0,2
Разгуляй	11,9	15,9	7,5	0,2
Спирит (F1)	12,3	11,0	7,0	0,2
Феодал	10,9	8,4	7,0	0,2
Ред Барон	14,0	14,2	8,4	0,2
Манас (F1)	10,6	12,2	7,6	0,2
Сангро (F1)	12,4	11,5	8,1	0,2
Сафран (F1)	10,9	13,7	8,4	0,2
Одинцовец	15,5	12,3	9,9	0,2
Штуттгартер Ризен (St)	15,2	13,0	10,0	0,2

Анализ биохимического состава луковиц показал, что различия в содержании абсолютно сухих веществ достигали 46%, содержание витамина «С» различалось по сортам и гибридам на 89%, а различия в содержании сахара достигали 43%. Общая кислотность у всех сортов и гибридов находилась на одном уровне. Кроме того, установлено, что при увеличении урожайности культуры содержание сухих веществ в получаемой товарной продукции несколько падает, в то время как содержание витамина «С» и кислотность практически не изменяется, а содержание сахара увеличивается.

2. Влияние площади питания на продуктивность лука репчатого

Размеры и качество урожаев являются результатом процесса их формирования, который представляет собой сложную совокупность слагающих его процессов питания, роста, развития, обмена и превращения веществ и энергий в посевах. Высокие урожаи могут получаться только при оптимальном ходе всех указанных процессов.

Многие авторы связывают интенсивность и направленность указанных процессов с площадью питания и определяют или площадь питания растений, или норму высева, или разрабатывают схему посева. В результате они определяют оптимальное соотношение частей растения с высоким выходом продуктовых органов.

Поэтому в задачу исследования входило изучить влияние разных площадей питания гибрида Алонсо F1 на развитие и работу надземной и подземной частей растения, как двух сторон единого процесса питания растений, на минеральную продуктивность и, в конечном итоге, на продуктивность растений лука репчатого при возделывании его в однолетней культуре, а также установить оптимальную площадь питания.

Изучение активной части корневой системы не выявило существенных изменений (табл. 6), за исключением длины корневой системы, приходящейся на единицу массы, которая изменялась в зависимости от площади питания в 1,8 раза. При этом максимальное значение длины корней было при площади питания 150 см2, а минимальное – при крайних значениях площади питания (50 и 250 см2).

Сопоставление двух физиологически активных поверхностей (корней и листьев) показало, что функциональная активность корневой системы у растений с площадью питания 250 см2 была выше в несколько раз.

6. Влияние площади питания на морфологические показатели активной

части корневой системы, среднее за 2 года

Площадь питания, см2/растение	Диаметр корня, мкм	УАПКС*, см2/м	Площадь корней, см2/г (Sк)	Площадь листьев, см2/г (Sл)	Sк/Sл
50	821	25,8	35,8	62,7	0,53
100	825	25,9	33,7	60,3	0,51
150	837	26,3	61,3	62,6	0,83
200	832	26,2	38,9	62,7	0,57
250	802	25,2	44,1	106,3	0,36
НСР05	43	2,1	5	6,6	0,09

*- удельная активная поверхность корневой системы

Минеральная продуктивность растений (табл. 7) в зависимости от площади питания в 2009 году изменялась по азоту в 1,8 раза, по фосфору – в 2,3 раза и по калию – в 2,9 раза, а в 2010 году различия в поглощении элементов питания в пределах опыта составляла соответственно 1,8, 1,5 и 1,6 раза. Максимальная минеральная продуктивность коневой системы за годы исследования наблюдалась при площади питания 100 см2. Были также отмечены изменения в поглощении элементов в зависимости от условий года. Так, в 2010 году по сравнению с 2009 годом минеральная продуктивность была выше по азоту в среднем в 3,9 раза, по фосфору – в 1,8 раза и по калию – в 27,6 раза, что связано с поливом растений в жарких условия года.

7. Минеральная продуктивность корневой системы лука репчатого

при различных площадях питания, средняя за 2 года, мг/м2 в сутки

Площадь питания, см2/растение	Минеральная продуктивность, мг/м2 в сутки
	N	P2O5	K2O
50	158	62	233
100	228	78	365
150	141	51	323
200	141	56	308
250	156	62	349
НСР05	25	10	30

Изменение площади питания отразилось также и на фотосинтетической (ЧПФ) и энергетической (КПД ФАР) деятельности листового аппарата (табл. 8). Так, при изменении площади питания растений в 5 раз данные показатели находились практически на одном уровне за исключением варианта с площадью питания 250 см2, когда они достоверно снижались в оба года. При увеличении фотосинтетической и энергетической эффективности листового аппарата снижалась и площадь листьев, необходимая для формирования единицы массы луковицы. Так, в среднем за 2 года исследований наименьшим данный показатель был при площади питания 200 см2 (32,9 м2/кг), а наибольшим – при площади питания 250 см2 (47,6 м2/кг).

Изучение характера корреляционной зависимости между энергетической деятельностью листового аппарата (ЧПФ) и приростом биомассы, показало, что данный показатель был положительным и находился в пределах от 0,27 до 0,41. В то же время корреляционная зависимость между площадью листьев и приростом биомассы была выше и находилась в пределах от 0,57 до 0,95. Следовательно, при большей площади листового аппарата прирост биомассы будет значительно выше.

8. Влияние площади питания растений лука репчатого на работу

листового аппарата, среднее за 2 года

Площадь питания, см2/растение	Число растений на 1 га, тыс. шт.	ЧПФ, г/м2 в сутки	КПД ФАР, %	Площадь листьев, тыс. м2/га	ФП, м2 в сутки/ кг лука
50	2000	4,06	0,71	27,5	37,0
100	1000	4,23	0,73	22,2	34,0
150	666	4,26	0,74	23,8	35,7
200	500	4,42	0,76	16,7	32,9
250	400	3,05	0,54	15,4	47,3
НСР05	-	0,39	0,08	-	-

Изменения в работе корневой системы и листового аппарата существенным образом повлияли и на хозяйственную продуктивность растений (табл. 9). Установлено, что увеличение площади питания с 50 до 200 см2 приводило к увеличению массы луковицы, а дальнейшее увеличение площади питания до 250 см2 понижало ее массу, вследствие значительного развития листового аппарата. В среднем за 2 года исследований максимальная масса луковицы наблюдалась в варианте с площадью питания 200 см2. При определении коэффициента хозяйственной годности в среднем за 2 года установлено, что данный показатель находился практически на одном уровне.

9. Влияние площади питания на продуктивность лука репчатого

Площадь питания, см2	Число растений на 1 га, тыс. шт.	Масса луковицы, г	Кхоз*	Урожайность, т/га
50	2000	16,6	0,70	33,2
100	1000	28,9	0,74	28,9
150	666	37,9	0,72	30,3
200	500	44,5	0,73	22,3
250	400	35,6	0,60	13,4
НСР05	-	4,3	0,01	-

*- коэффициент хозяйственной годности

Как показывают расчеты по урожайности культуры, при разных площадях питания, несмотря на увеличение массы луковицы, с увеличением площади питания общая урожайность культуры падает, так как уменьшается общее число растений на 1 га.

Таким образом, можно отметить, что наибольший выход продукции с 1 га наблюдается при площади питания 100 и 150 см2, что соответствует размещению 800 тыс. растений на 1 гектаре.

3. Влияние азотного питания на рост и развитие растений лука репчатого при выращивании в однолетней культуре

В условиях интенсивного применения минеральных удобрений важно учитывать биологию культуры, т. к. в этом случае отдача от их применения будет максимальной.

Целью данного исследования было изучение влияния разных уровней азотного питания на рост и поглотительную деятельность корневой системы растений лука репчатого гибрида Алонсо F1, выращиваемого в однолетней культуре, а также оценить, как возникшие морфологические и физиологические изменения ее отразятся на фотосинтетическом аппарате и биологической продуктивности растений в целом.

Детальный анализ активной части корневой системы растений лука репчатого показал, что при внесении фона (P30K30) длина корневой системы уменьшается практически в 2 раза, а при повышении дозы азотных удобрений ростовые процессы активных корней замедляются (табл. 10). Удельная активная поверхность корневой системы (УПКС) при этом практически не изменяется, за исклю-

10. Влияние уровня азотного питания на активную часть корневой

системы лука репчатого

Вариант	Диаметр корня, мкм	УАПКС*, см2/м	Длина корней, м/г
Без удобрений	770	24,2	111,4
Фон (Р30К30)	772	24,2	61,2
Фон + N30	731	22,9	50,6
Фон + N60	829	26,0	41,4
Фон + N120	953	29,9	44,0
НСР05	28	3,9	-

* - удельная активная поверхность корневой системы, см2/м

чением максимальной дозы внесения азота, где УАПКС достоверно увеличивается по сравнению с контролем (с 24,2 до 29,9 см2/м). Приведенные данные свидетельствуют о том, что уровень азотного питания оказывает существенное влияние на активную часть корневой системы лука репчатого.

Результаты, полученные по морфологическому анализу корневой системы, подтверждаются минеральной продуктивностью корневой системы (табл. 11), когда при внесении фона (Р30К30) поглотительная деятельность корней увеличилась по азоту в 1,7, по фосфору – в 1,9 и по калию в 2,0 раза, а при внесении азота в дозе 30 кг д. в./га поглотительная деятельность увеличилась по сравнению с контролем соответственно в 2,8, 4,0 и 4,6 раза. В контрольном варианте поглотительная деятельность корневой системы была минимальной, а в варианте Фон + N60 - максимальной. При дальнейшем увеличении дозы азота (Фон + N120) она уменьшалась.

Полученный экспериментальный материал свидетельствует о том, что уровень азотного питания оказывает существенное влияние не только на ростовые реакции корней лука репчатого, но и на их физиологическую активность. В контрольном варианте зафиксирован минимальный диаметр активного корня, но увеличивается рост корней, что способствует лучшему освоению новых объемов почвы. Между тем, физиологическая активность корней была самая низкая. В вариантах с внесением азота растения формировали большую УАПКС и ее физиологическая деятельность была выше.

11. Минеральная продуктивность корневой системы лука гибрида Алонсо F1 в зависимости от уровня азотного питания, мг/м2 в сутки

Вариант	N	P2O5	K2O
Без удобрений	21	17	11
Фон(Р30К30)	35	33	22
Фон + N30	58	68	51
Фон + N60	71	59	51
Фон + N120	58	54	40
НСР05	9	8	10

Активная поверхность корневой системы, приходящаяся на единицу биомассы растения, находилась под значительным воздействием уровня минерального питания (табл. 12). Фоновое внесение удобрений привело к уменьшению этого показателя в 2 раза, а внесение азота в дозе от 30 до 120 кг д. в./га еще больше снизило этот показатель в 3,1 и 3,6 раза соответственно. В то же время площадь листьев, приходящаяся на единицу массы растения во всех вариантах опыта, практически находилась на одном уровне.

Сопоставление двух физиологически активных поверхностей (активной части корневой системы и листового аппарата) показало, что физиологическая активность корневой системы у растений при самой низкой дозе азота существенно ниже. Так, если в контрольном варианте 1 м2 активной поверхности корней соответствовал 0,28 м2 площади листьев, то при фоновом внесении удобрений - уже 0,42 м2 площади листьев, или в 1,5 раза больше. Внесение азота от 30 до 120 кг д. в./га существенно увеличило функциональную активность корней, когда 1 м2 корней мог обслужить уже 0,71 м2 площади листьев или по сравнению с контролем в 2,6 раза больше.

12. Влияние уровня азотного питания на размер площади листьев и

активную поверхность корней в расчете на единицу биомассы

растений лука репчатого

Вариант	Активная поверхность корней, на единицу биомассы (Sк), см2/г	Площадь листьев на единицу биомассы, (Sл), см2/г	Sк/Sл
Без удобрений	151	43,4	3,6
Фон(Р30К30)	76	36,6	2,4
Фон + N30	46	35,0	1,4
Фон + N60	42	34,7	1,4
Фон + N120	49	40,3	1,2
НСР05	24	6,2	0,9

При определении характера связи между ЧПФ и МП во всех вариантах коэффициент корреляции не превышал 0,31-0,39. Следовательно, при повышении минеральной продуктивности слабо увеличивается ЧПФ. В то же время, внесение минеральных удобрений является важным элементом технологии выращивания лука репчатого.

Отмеченные изменения в работе корневой системы и листового аппарата растений лука репчатого при разных уровнях азотного питания отразились и на хозяйственно-биологической характеристике изучаемых растений (табл. 13).

Установлено, что с увеличением уровня азотного питания значительно возрастает масса луковицы с 33,1 (контрольный вариант) до 67,0 г (в варианте Фон + N120). При этом коэффициент хозяйственной годности (Кхоз) практически не изменяется. Вместе с тем, необходимо отметить быстрый темп увеличения массы луковицы в варианте с дозой азота 60 кг д. в./га. Расчетная урожайность также подтверждает данную тенденцию. Установлено, что максимальная урожайность была в варианте с внесением азота в дозе 120 кг д. в./га, но прибавка в урожае в варианте с внесением азота в дозе 60 кг д. в./га была на уровне варианта с максимальной дозой азота.

13. Влияние уровня азотного питания на продуктивность лука репчатого при возделывании в однолетней культуре

Вариант	Масса луковицы, г	Кхоз	Урожайность, т/га
Без удобрений	33,1	0,84	26,5
Фон(Р30К30)	40,2	0,83	32,2
Фон + N30	50,2	0,86	40,2
Фон + N60	64,3	0,84	51,4
Фон + N120	67,0	0,86	53,6
НСР05	6,6	0,06	-

Таким образом, внесение азота в дозе 60 кг д. в./га при фоновом внесении фосфора и калия по 30 кг д. в./га способствует получению максимальной продуктивности гибрида Алонсо F1 в условиях Нижегородской области на серой лесной почве. Об этом также свидетельствует уровень рентабельности применения удобрений, который возрастает при данной дозе азота, а при повышении дозы азота до дозы 120 кг д. в./га значительно падает.

Экономическая эффективность возделывания лука репчатого при

выращивании в однолетней культуре в условиях Нижегородской области

Расчет экономической эффективности выращивания различных сортов и гибридов лука репчатого в однолетней культуре показал, что сорта и гибриды лука репчатого значительно различались по уровню рентабельности. Кроме того, сорта с урожайностью 26,4 т/га (Разгуляй, Спирит F1) уже практически нерентабельны (уровень рентабельности 97 и 102 % соответственно).

Необходимо отметить, что сорта Одинцовец и Штуттгартер ризен, вообще оказались мало рентабельными, т. к. на каждый рубль вложенных средств на их производство можно получить только 25 и 50 копеек соответственно. Лучшим образом себя проявили гибриды Сафран F1, Манас F1 и Сангро F1, у которых на каждый вложенный рубль можно получить соответственно 1,60, 1,54 и 1,46 рублей.

Примечание: гибрид Мустанг F1 и сорт Рыцарь (уровень рентабельности 132 и 131% соответственно), также могут быть использованы для производства, но с меньшим экономическим эффектом.

ВЫВОДЫ

1. У изучаемых сортов и гибридов лука репчатого при однолетнем возделывании в среднем за 3 года чистая продуктивность фотосинтеза варьировала от 2,8 (Одинцовец) до 5,5 г/м2 в сутки (Алонсо F1), а энергетическая эффективность от 0,46 % (Одинцовец) до 90 % (Алонсо F1), различия между сортами составляли 2 раза, а в отдельные годы 2,8 раза.

2. Диапазон сортовых различий по поглощению минеральных элементов составил: по азоту – от 98 до 172 мг/м2 в сутки, по фосфору – от 41 до 83 мг/м2 в сутки, по калию – от 113 до 379 мг/м2 в сутки. Полагаем, что эти различия определяются реакцией генотипа на условия выращивания и должны учитываться при подборе доз минеральных удобрений.

3. У изучаемых сортов и гибридов отмечена специфика функциональной связи между работой активной части корневой системы и работой листового аппарата, отличающаяся сильной изменчивостью в зависимости от условий года (в 2,6-8,2 раза) и фона питания.

4. Сорта и гибриды репчатого лука имели положительную связь между минеральной продуктивностью и накопленной биомассой, а между величиной корневого потенциала и минеральной продуктивностью корней отмечена отрицательная корреляция (r = -0,13…-0,99).

5. Содержание общей кислотности в луковицах опытных растений было практически на одном уровне, различия по содержанию сухих веществ, витамина «С» и сахаров достигли соответственно 46, 89 и 43 %. Наибольшее количество аскорбиновой кислоты содержалось в луковицах сорта Разгуляй (15,9 мг%), Ред Барон (14,2 мг%) и гибрида Алоносо F1 (14,6 мг%), а сахара – у сортов Штуттгартер Ризен (10 %), Одинцовец (9,5 %) и гибрид Сафран F1 (8,4 %).

6. Оптимальная площадь питания растения лука репчатого при возделывании в однолетней культуре составляет 100 - 150 см2.

7. При фоновом внесении фосфора и калия в дозах по 30 кг д.в./га в условиях Волго-Вятского региона на серых лесных почвах максимальную прибавку урожайности репчатого лука дает внесение азота в дозе 60 кг д.в./га.

8. Гибриды Сафран F1, Манас F1 и Сангро F1 формировали наибольшую массу луковицы (50, 49 и 44 г соответственно) и больший урожай, до 35-40 т/га.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Гибриды Сафран F1, Манас F1 и Сангро F1 при выращивании в однолетней культуре дают высокий стабильный урожай и рекомендуются для производственных посевов в Волго-Вятском регионе на серых лесных почвах.

2. Оптимальная площадь питания 1 растения составляет 100-150 см2 (в зависимости от сорта), которая позволит формировать максимальную массу луковиц и урожай в производственных условиях.

3. На серых лесных почвах Волго-Вятского региона в однолетней культуре под лук репчатый целесообразно внесение азотных удобрений в дозе 60 кг д.в./га при фоновом внесении фосфора и калия по 30 кг д.в./га.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Гришанов Ю. К. Хозяйственно-биологическая характеристика однолетних сортов лука репчатого в условиях Нижегородской области / Ю. К. Гришанов, В. М. Лебедев // Совершенствование технологии производства и повышение качества продукции растениеводства: материалы научной конференции. - Нижний Новгород: Нижегородская ГСХА, 2008. – С. 200-202.

2. Гришанов Ю. К. Фотосинтез, минеральное питание и хозяйственная продуктивность однолетней культуры лука репчатого на серой лесной почве Нижегородской области / Ю. К. Гришанов, В. М. Лебедев // Науке нового века – знания молодых: материалы Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и соискателей, посвященной 80-летию Вятской ГСХА. – Киров: ВГСХА, 2010. – С. 35-40.

3. Гришанов Ю. К. Хозяйственно-биологические особенности сортов и гибридов лука репчатого при возделывании в однолетней культуре в условиях Нижегородской области / Ю. К. Гришанов, В. М. Лебедев // Научно-инновационные основы повышения эффективности овощеводства: материалы международной конференции, посвященной 85-летию образования РУП «ИНСТИТУТ ОВОЩЕВОДСТВА». – Минск, 2010г.

4. Гришанов Ю.К. «Гибриды лука для однолетней культуры в Нижегородской области». Картофель и овощи, 2010, № 6, с 24-25.

5. Гришанов Ю. К. Влияние уровня азотного питания на продуктивность однолетней культуры лука репчатого в условиях Нижегородской области / Ю. К. Гришанов, В. М. Лебедев // Биологические основы садоводства и овощеводства: материалы Международной конференции с элементами научной школы для молодежи. – Мичуринск-Наукоград, 2010. – С.113-119.

6. Гришанов Ю. К. Влияние площади питания лука репчатого, выращиваемого в однолетней культуре на серой лесной почве Нижегородской области, на оптические и хозяйственные показатели / Ю. К. Гришанов, В. М. Лебедев // Земледелие и его ресурсное обеспечение в современных условиях: материалы научно-практической конференции Нижегородской государственной сельскохозяйственной академии, посвященной 75-летию Заслуженного деятеля науки РФ, доктора сельскохозяйственных наук, профессора В. П. Заикина и 80-летию образования академии. – Нижний Новгород: Нижегородская ГСХА, 2010. – С. 218-221.

7. Гришанов Ю. К. Влияние площади питания на морфологические, функциональные и физиологические особенности коневой системы лука репчатого при возделывании в однолетней культуре в условиях Нижегородской области // Ю. К. Гришанов, В. М. Лебедев // Земледелие и его ресурсное обеспечение в современных условиях: материалы научно-практической конференции Нижегородской государственной сельскохозяйственной академии, посвященной 75-летию Заслуженного деятеля науки РФ, доктора сельскохозяйственных наук, профессора В. П. Заикина и 80-летию образования академии. Нижний Новгород. Нижегородская ГСХА, 2010, с. 215-218.