Особенности создания исходного материала для селекции сортов и гибридов перца сладкого, адаптированных к условиям малообъемной технологии. Рассмотрение перспективных высокопродуктивных гибридных комбинаций, отвечающих требованиям современного рынка.
Аннотация к работе
Поэтому создание отечественных сортов и гетерозисных гибридов, предназначенных для выращивания в условиях малообъемной технологии, обладающих высокой продуктивностью и способностью противостоять стрессовым факторам, позволит решить одну из главных задач - повышение производства перца в нашей стране. Определить влияние физиологически активных веществ на особенности роста, развития и формирования урожая перца сладкого в условиях малообъемной гидропоники. Определен комплекс селекционно-значимых признаков, обуславливающий продуктивность и товарность различных сортов перца сладкого при возделывании в условиях малообъемной технологии. Изучено влияние физиологически активных веществ на рост, плодообразование перца сладкого и показана их роль в формировании стандартной части урожая в условиях малообъемной гидропоники. Создан исходный материал с комплексом хозяйственно ценных признаков для селекции перца сладкого на пригодность к возделыванию в условиях малообъемной гидропоники.В среднем за три года исследований высокой ранней урожайностью, на уровне стандарта, выделились образцы Желтый Букет - 2,5 кг/м2, Спартакус - 2,2 кг/м2, Маета - 2,0 кг/м2 , S-54-44 - 2,0 кг/м2 (табл. Наивысшая ранняя урожайность у всех образцов была отмечена в благоприятном 2009 году, в котором на уровне стандарта отмечены образцы - Маета, Мемфис, S-54-44, Мирто. Лидирующие позиции среди образцов перца сладкого по общей урожайности за все годы исследований занимал сорт Желтый Букет - 10,0 кг/м2. Иные закономерности отмечены при поражении плодов вершинной гнилью: у сорта Агаповский этому способствует низкая температура субстрата; у сорта Элиза - высокая влажность воздуха при резких перепадах температуры; у гибрида F1 Раиса - повышение влажности воздуха на фоне высокой среднесуточной температуры (рис. При селекции сортов и гибридов для этих условий необходимо отбирать исходный материал с широкой нормой реакции на температурный фактор и устойчивые к пониженной влажности воздуха (менее 60%), а такие образцы как сорт Агаповский должны быть исключены из селекционной программы.Выделены основные селекционные признаки (габитус растения, масса корневой системы, расположение, размер и число листьев, устойчивость к вершинной гнили, засолению, пониженной температуре и низкой влажности воздуха), обусловливающие продуктивность и товарность перца сладкого при возделывании в условиях малообъемной технологии. Распределение образцов по структуре нетоварной части урожая позволило дифференцировать сорта, линии и гибриды на 3 группы по адаптивности к условиям малообъемной технологии: сильновосприимчивая, слабовосприимчивая и устойчивая. При селекции сортов и гибридов перца сладкого для условий малообъемной гидропоники необходимо использовать следующие критерии морфологической оценки для отбора исходного материала: мощный габитус, горизонтальное расположение листьев в верхней части растения, плоский, слабовыгнутый или слабовогнутый профиль листовой пластинки. Среднесуточная температура, разница температур (день/ночь) и относительная влажность воздуха являются определяющими физическими факторами, влияющими на получение стандартной продукции перца сладкого в условиях малообъемной технологии.
Введение
Промышленное производство перца в России расположено в основном на юге страны, в средней полосе - в защищенном грунте. Существенным фактором интенсификации овощеводства защищенного грунта является создание и внедрение гибридов, обладающих комплексной устойчивостью к болезням и вредителям, высокими вкусовыми пищевыми и технологическими качествами, адаптированными к неблагоприятным условиям.
В настоящее время 70% тепличных комбинатов европейской части России перешли на малообъемную технологию. Для тепличных хозяйств эта технология является реальной альтернативой грунтовой, которая позволяет повысить эффективность производства овощных культур.
Однако в малообъемной культуре перец выращивают ограниченно. Основными причинами является недостаточно разработанная технология возделывания, отсутствие конкурентоспособных сортов и гибридов отечественной селекции, и российским овощеводам приходится адаптировать к своим условиям голландские наработки.
Поэтому создание отечественных сортов и гетерозисных гибридов, предназначенных для выращивания в условиях малообъемной технологии, обладающих высокой продуктивностью и способностью противостоять стрессовым факторам, позволит решить одну из главных задач - повышение производства перца в нашей стране.
В связи с этим, цель настоящей работы - оценка и создание исходного материала для селекции сортов и гибридов перца сладкого с комплексом хозяйственно полезных признаков для условий малообъемной гидропоники.
Для достижения цели решали следующие задачи: 1. Разработать критерии оценки коллекционного материала по основным хозяйственно ценным признакам, характеризующим его пригодность для выращивания в малообъемной культуре.
2. Выявить разнообразие изучаемых образцов по продуктивности, биохимическому составу и устойчивости к абиотическим факторам среды.
3. Изучить зависимость структуры и динамики поступления урожая от условий выращивания.
4. Усовершенствовать методику оценки селекционного материала для отбора по признакам продуктивности и устойчивости к неблагоприятным факторам окружающей среды.
5. Определить влияние физиологически активных веществ на особенности роста, развития и формирования урожая перца сладкого в условиях малообъемной гидропоники.
6. Выделить источники и создать новый исходный материал с комплексом хозяйственно ценных признаков, отвечающий современным технологиям выращивания.
Научная новизна исследований. Определен комплекс селекционно-значимых признаков, обуславливающий продуктивность и товарность различных сортов перца сладкого при возделывании в условиях малообъемной технологии.
Предложен принцип дифференциации образцов перца сладкого на группы по адаптированности к условиям малообъемной технологии на основе анализа структуры нетоварной части урожая; выявлена определяющая роль температурного режима и относительной влажности воздуха на ее проявление.
Разработана методика экспресс - оценки образцов перца сладкого по признаку солеустойчивости. Определены основные критерии оценки и отбора исходного материала по комплексу селекционно-важных признаков для условий малообъемной гидропоники.
Изучено влияние физиологически активных веществ на рост, плодообразование перца сладкого и показана их роль в формировании стандартной части урожая в условиях малообъемной гидропоники.
Практическая значимость исследований. Создан исходный материал с комплексом хозяйственно ценных признаков для селекции перца сладкого на пригодность к возделыванию в условиях малообъемной гидропоники.
Выделены перспективные высокопродуктивные гибридные комбинации, отвечающие требованиям современного рынка.
Показана перспективность использования янтарной кислоты и циркона для повышения товарности плодов как важного элемента технологии возделывания в условиях малообъемной гидропоники.
Апробация работы. Материалы диссертации были доложены на международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Нанобиотехнологии в сельском хозяйстве» (РГАУ - МСХА им К.А. Тимирязева 2008), «Научные основы производства качественной овощной продукции» (Харьков, 2009), на отчетных сессиях аспирантов ВНИИССОК в 2007-2009 годах, на заседаниях научно-методического совета ВНИИССОК.
Публикации результатов исследований. По результатам исследований опубликовано 8 печатные работы, в том числе статья в журнале «Доклады РАСХН», который входит в перечень рецензируемых научных журналов и изданий.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на _____ страницах машинописного текста и состоит из введения, девяти глав, выводов, практических рекомендаций, список используемой литературы включает 197 источников, в том числе 36 на иностранных языках. Работа содержит 27 таблиц, 24 рисунка. В приложении приведено 4 таблиц.
На защиту выносятся следующие положения: 1. Основные критерии оценки образцов и создание исходного материала перца сладкого с комплексом хозяйственно полезных признаков для выращивания в условиях малообъемной технологии.
2. Перспективные гибридные комбинации перца сладкого со стабильной урожайностью, ранним созреванием и высоким качеством плодов.
3. Влияние физиологических активных веществ на формирование стандартной части урожая перца сладкого в условиях малообъемной гидропоники. селекция перец гибридный
1.Условия, материал и методика исследований
Научные исследования проводили в 2007 - 2009 годах в лаборатории селекции и семеноводства пасленовых культур ВНИИССОК, в тепличном комплексе разработки фирмы «Ришель».
Объект исследований - перец сладкий (Capsicum annuum L). Материал исследований - линии, сорта, селекционные и коллекционные образцы перца сладкого из генофонда лаборатории селекции и семеноводства пасленовых культур ВНИИССОК.
Стандарт - F1 Раиса селекции Enza Zaden, районированный для выращивания в условиях малообъемной гидропоники РФ. Плотность посадки - 3 растения на 1 м2, формирование растений в 2 стебля.
В течение вегетации проводили фенологические наблюдения в соответствии с «Методикой физиологических исследований в овощеводстве и бахчеводстве» (Белик и др., 1970).
Оценку образцов проводили по биометрическим (число листьев, площадь листа, длина черешка и междоузлия, крупность цветка, размер плодоножки, масса плода, масса корневой системы) и визуально по морфологическим признакам с подробным описанием (UPOV, 1994).
Общую площадь листовой поверхности растений и чистую продуктивность фотосинтеза определяли согласно «Методика опытного дела в овощеводстве и бахчеводстве» (под редакцией В.Ф. Белика,1992).
При разработке методики лабораторной оценки солеустойчивости образцов перца сладкого использовали модифицированную методику, предложенную для томата (Игнатова, Скородубская, 2009).
Биохимический анализ качества плодов (аскорбиновой кислоты, моносахоров, сухого вещества, содержание селена и нитратов) проведен в лаборатории физиологии и биохимии ВНИИССОК и в НИИ питания РАМН по общепринятым методикам. Содержание пигментов хлорофиллов а и b проводили спектрофотометрическим методом (Гавриленко, 1975).
Статистическую обработку полученных результатов осуществляли на ПК, используя пакет прикладных программ Microsoft Excel 2003, и методами дисперсионного и корреляционного анализов по Б.А. Доспехову (1985).
Вывод
2.1 Изучение морфологических и хозяйственно ценных признаков коллекционных сортообразцов перца сладкого в условиях малообъемной технологии
В результате оценки коллекционных образцов было отмечено, что все образцы относятся к группе очень ранних, раннеспелых и среднеспелых. Большая часть изучаемых образцов перца (79%), хорошо проявивших себя в условиях малообъемной гидропоники, вошли в группу очень ранних и ранних, имели продолжительность периода от всходов до технической спелости менее 105 суток.
В среднем за три года исследований высокой ранней урожайностью, на уровне стандарта, выделились образцы Желтый Букет - 2,5 кг/м2, Спартакус - 2,2 кг/м2, Маета - 2,0 кг/м2 , S-54-44 - 2,0 кг/м2 (табл. 1). Наивысшая ранняя урожайность у всех образцов была отмечена в благоприятном 2009 году, в котором на уровне стандарта отмечены образцы - Маета, Мемфис, S-54-44, Мирто.
Лидирующие позиции среди образцов перца сладкого по общей урожайности за все годы исследований занимал сорт Желтый Букет - 10,0 кг/м2. Хорошие результаты получены также по образцам Гедеон, Л-(Желтоплодный х GS), Fiesta и Л-(Изабелла х Нежность), которые в среднем за 3 года исследований были на уровне стандарта или превышали его (табл. 1). При возделывании перца сладкого в условиях защищенного грунта товарность должна быть выше 85 %. В наших исследованиях отмечено варьирование этого показателя по годам и в зависимости от образцов 54-93 %. Общая нестандартная (нетоварная) часть урожая была представлена уродливыми плодами с израстаниями и пуфиками, плодами с вершинной гнилью, завязями на конец вегетации при ликвидационном сборе.
Таблица 1. Урожайность и выход товарной продукции в условиях малообъемной гидропоники (2007-2009 годы)
Образец Ранняя урожайность, кг/м2 Общая урожайность, кг/м2
По товарности, характеру формирования нетоварной части урожая и показателю общей адаптивной способности (ОАСІ) образцы были разделены на 3 группы (табл. 2).
В группу сильновосприимчивых (неадаптированных, ОАСІ < -1,5) вошли образцы Агаповский, Шарм, Индало, так как они имели самый высокий процент нестандартной части (более 30%), среди которой преобладали уродливые плоды (15 - 26%), что в целом и определило их низкую общую урожайность (менее 6 кг/м2).
В самой многочисленной группе слабовосприимчивых (среднеадаптированных, - 1,5 < ОАСІ < 0) образцов число плодов с израстаниями и пуфиков в структуре урожая были существенно ниже, менее 9%. Нетоварная часть урожая большинства образцов этой группы в основном представлена плодами, пораженными вершинной гнилью.
Таблица 2. Характеристика коллекционных образцов перца сладкого в условиях малообъемной гидропоники (2007-2009 годы)
В группу устойчивых (адаптированных, ОАСІ ? 0) вошли образцы, которые имели высокий процент товарных плодов (более 90%) в течение всего периода вегетации.
Нестандартная часть урожая этих образцов в основном обусловлена высоким процентом завязей на период ликвидационного сбора в конце вегетации. Анализ морфологических особенностей растений в группе устойчивых образцов показал, что все они характеризуются определенным сочетанием признаков, которые могут служить критериями предварительной оценки и отбора форм, приспособленных к условиям малообъемной гидропоники (табл. 2).
А именно, в качестве исходного материала при создании адресных сортов для малообъемной гидропоники предпочтительнее использовать сорта и линии, обладающие индетерминантным типом роста, мощным габитусом, горизонтальным расположением листьев в верхней части растения, плоским, слабовыгнутым или слабовогнутым профилем листовой пластинки, крупной листовой поверхностью, густой или средней облиственностью.
Однако, при создании исходного материала для селекции могут представлять интерес не только устойчивая группа, но и отдельные образцы из других групп, характеризующиеся такими же морфологическими параметрами и обладающие высокой товарностью в сочетании с рядом других селекционно-ценных признаков. Поэтому изучение корреляций между величиной нестандартной части урожая, поражением плодов вершинной гнилью и различными параметрами микроклимата в разрезе образцов является актуальным. Это также важно для отработки сортовой технологии, которая базируется на знании силы зависимости воздействия того или иного фактора на урожайность и товарность данного сорта.
2.2 Взаимосвязь между физическими факторами и нетоварной частью урожая различных образцов перца сладкого
На примере наиболее типичных образцов из разных групп устойчивости было показано, что они предъявляют разные требования к условиям внешней среды, среди которых определяющими являются температурный режим и влажность воздуха.
Так, формирование нестандартной части урожая (рис. 1) у перца сладкого сорта Агаповский, которая представлена в основном плодами с израстаниями, в большей степени определяется низкой влажностью воздуха, особенно на фоне пониженных температур.
Увеличение нестандартной части урожая у сорта Элиза - представителя слабовосприимчивой группы, происходит также в основном на фоне пониженной влажности воздуха, но в основном за счет появления пуфиков.
Рис. 1. Корреляционная зависимость между процентом нестандартных плодов (израстание, пуфики, уродливые) и факторами внешней среды у сортов перца сладкого разных групп устойчивости.
В появлении нестандартной части урожая у стандарта гибрида F1 Раиса и устойчивого сорта Желтый Букет определяющим является температурный режим выращивания. При этом для сорта Желтый Букет более выражено влияние средней температуры почвы, а для стандарта - перепад между дневными и ночными температурами (рис. 1).
Иные закономерности отмечены при поражении плодов вершинной гнилью: у сорта Агаповский этому способствует низкая температура субстрата; у сорта Элиза - высокая влажность воздуха при резких перепадах температуры; у гибрида F1 Раиса - повышение влажности воздуха на фоне высокой среднесуточной температуры (рис. 2).
Рис. 2. Корреляционная зависимость между процентом плодов, пораженных вершинной гнилью, и факторами внешней среды у сортов перца сладкого разных групп устойчивости
У устойчивого сорта Желтый Букет достоверно значимых взаимосвязей между основными физическими факторами и появлением на плодах вершинной гнили не выявлено (рис. 2). Полученные результаты также позволили выявить существенные различия в норме реакции сортов перца сладкого разных групп восприимчивости на основные параметры внешней среды и определить диапазон оптимальных значений среднесуточной температуры и влажности воздуха, способствующий получению высокого процента товарных плодов в условиях малообъемной гидропоники. Как видно на рисунке 3, наиболее адаптированный сорт Желтый Букет (устойчивая группа) имеет широкую норму реакции как на изменение влажности, так и на температурный фактор, что и объясняет его высокую урожайность и товарность на протяжении всего периода вегетации.
Рис. 3. Влияние средней температуры и влажности воздуха на товарность и структуру нестандартной части урожая сорта Желтый букет (устойчивая группа) в условиях малообъемной гидропоники
У образцов сильновосприимчивой группы оптимальные условия, обеспечивающие наиболее высокую товарность, находятся в более узких пределах. На примере сорта Агаповский видно, что оптимальными являются - среднесуточная температура в диапазоне 22,5 - 25,5°С и влажность воздуха не менее 65% (рис. 4).
Рис. 4. Влияние средней температуры и влажности воздуха на товарность и структуру нестандартной части урожая сорта Агаповский (сильновосприимчивая группа) в условиях малообъемной гидропоники.
Таким образом, по результатам анализа полученных данных можно сделать заключение, что среднесуточная температура, относительная влажность воздуха и их сочетание являются важными факторами, влияющими на получение стандартной продукции перца сладкого в условиях малообъемной технологии. При селекции сортов и гибридов для этих условий необходимо отбирать исходный материал с широкой нормой реакции на температурный фактор и устойчивые к пониженной влажности воздуха (менее 60%), а такие образцы как сорт Агаповский должны быть исключены из селекционной программы. Выявленные зависимости также могут служить основой для эффективного подбора пар для селекции на гетерозис и разработке сортовой технологии.
2.3 Разработка методики определения солеустойчивости образцов перца сладкого
При создании исходного материала для условий малообъемной гидропоники большое значение также имеет устойчивость образцов к «засолению», поскольку повышенная концентрация солей в субстрате вызывает «физиологическую засуху», снижает общее поступление кальция (Са) в растение и плоды, что способствует появлению вершинной гнили. При этом для ускорения и повышения эффективности селекционного процесса целесообразнее использовать методы диагностики устойчивости образцов на самых ранних этапах развития в лабораторных условиях.
При разработке методики оценки солеустойчивости перца сладкого за основу была использована модифицированная методика для томата (Игнатова, Скородубская, 2009). Семена образцов перца сладкого с различной устойчивостью к вершинной гнили проращивали на фильтровальной бумаге, смоченной растворами хлорида натрия в различных концентрациях. Учет всхожести и промеры длины корешка проростков проводили на 14 и 21 сутки наблюдения. Оценку солеустойчивости проводили по двум критериям: 1) степень солеустойчивости - D = %, где
L0 - средняя длина корешка в опыте, см
Ln - средняя длина корешка в контроле, см
2) коэффициент солеустойчивости - К = 1- , где а - средняя длина корешка в опыте, см в - число проросших семян в опыте, шт.
А - длина корешка в контроле, см
В - число проросших семян в контроле, шт.
Оценка скорости роста корешка проростков (табл. 3) выявила, что наиболее информативной является концентрация 0,83% NACL: показатели солеустойчивости у устойчивых образцов Княжич F1, Спартакус составили на 21 сутки D>40% и К>0,3; у восприимчивого сорта Агаповский D<20% и К<0,1; в группе средневосприимчивых F1 Раиса, Желтый Букет, Элиза показатели изменялись в промежуточном диапазоне.
При этом у сорта Агаповский, в отличие от остальных образцов, на протяжении всего эксперимента сохранялась устойчивая тенденция к снижению всхожести и длины корешка по мере увеличения концентрации NACL. Самые высокие значения D по длине корешка имеет наиболее устойчивый гибрид Княжич F1.
Таблица 3. Влияние различных концентраций солей NACL на рост корешка проростков перца сладкого при разных сроках учета
Таким образом, по мере снижения значения коэффициента солеустойчивости (D) у образцов перца сладкого возрастает риск поражения плодов вершинной гнилью. Дифференцирующей по степени устойчивости образцов к засолению можно считать 0,83% концентрацию NACL - коэффициент корреляции между D и степенью поражения вершинной гнилью составил r = - 0,85, в зависимости от концентрации и срока учета.
По данной методике в 2009 году была проведена оценка полученных перспективных гибридов, которая позволила выявить из них 4 наиболее устойчивых к засолению. Испытание их в теплице подтвердило данные лабораторной оценки: процент поражения плодов вершинной гнилью не превышал 2%.
Таким образом, разработанную методику можно использовать для экспресс-оценки коллекционного и селекционного материала на солеустойчивость с целью выделения перспективного исходного материала.
2.4 Взаимосвязь продуктивности перца сладкого с особенностью строения растения и чистой продуктивностью фотосинтеза (ЧПФ)
Важным внешним фактором, влияющим на продуктивность перца сладкого, является также освещенность, которая определяет содержание хлорофилла в листьях и интенсивность работы фотосинтетического аппарата растения. В динамике накопления фотосинтетических пигментов у данных сортов в зависимости от уровня освещенности (в среднем в мае 6-10 тыс. люкс; июне 26-34 тыс. люкс; октябре 2-3 тыс. люкс) существуют отличия (рис. 5). У сортов Элиза и Агаповский, наблюдается резкое снижение содержания фотосинтетических пигментов на единицу площади листа на фоне высокой освещенности (в июне) относительно периодов с более низким уровнем освещенности (максимальное накопление пигментов отмечено в мае). У сорта Желтый Букет отмечена другая тенденция: повышение концентрации хлорофилла по мере увеличения интенсивности освещения (рис. 5).
Рис. 5. Содержание хлорофилла а и b (мг/см2) в листьях образцов перца сладкого в различные периоды вегетации в зависимости от интенсивности освещения: 1 - Желтый Букет; 2 - Раиса; 3 - Элиза; 4 - Агаповский.
Можно предположить, что у сортов Агаповский и Элиза, относящихся к группе сильновоспримчивых и слабовосприимчивых образцов, повышение освещенности на фоне высоких среднесуточных температур приводит к резкому ингибированию синтеза пигментов (r= -0,61…-0,65, r= -0,58…-0,63, соответственно), тогда как у сорта Желтый Букет, относящегося к группе устойчивых, накопление пигментов в листьях положительно коррелирует со степенью освещенности (r= 0,93… 0,97). У гибрида F1 Раиса (стандарт) такой тесной взаимосвязи между степенью освещенности и концентрацией пигментов (r=-0,05…-0,19) не выявлено, отмечено только некоторое снижение содержания пигментов в листьях к концу вегетации (рис. 5).
Аналогичная закономерность прослеживается и при расчете содержания пигментов на среднюю площадь листа, хотя размер листовой пластинки у образцов существенно различался: минимальный - у сорта Агаповский, максимальный - у сорта Желтый Букет (табл. 4). У сорта Желтый Букет также отмечена максимальная облиственность среди всех образцов и общая площадь листовой поверхности растения за весь период вегетации, поэтому при расчете содержания фотопигментов на общую листовую поверхность этот образец также лидировал. Соответственно и чистая продуктивность фотосинтеза этого образца в среднем за годы исследований была выше, в том числе и по сравнению со стандартом (более 3,0 г/м2).
Чистая продуктивность фотосинтеза слабооблиственного восприимчивого образца Агаповский была в 1,5 раза ниже, чем у стандарта и сорта Желтый Букет, а урожайность - почти в 2 раза ниже. Кроме того, еще одной причиной низкой урожайности сорта Агаповский, может являться слабое развитие корневой системы в данных условиях выращивания по сравнению с остальными образцами (табл.4).
Таблица 4. Зависимость чистой продуктивности фотосинтеза и урожайности образцов перца сладкого от площади листовой поверхности и массы корневой системы (2008-2009 годы)
Образец Кол. лист., шт./рас. Площадь листа, см2 Площадь Лист. пов., м2 ЧПФ, сутки г/м2,сутки Масса корн. системы, кг/раст. Урож. кг/м2
F1Раиса - st 395 171 6,6 2,5 1,1 10,0
Желтый Букет 441 226 7,1 3,2 1,3 10,1
Элиза 365 148 5,8 2,1 0,9 9,4
Агаповский 319 137 4,1 1,7 0,6 5,3
НСР05 46 31 2,1 1,0 0,5 3,5
Таким образом, на основании проведенных исследований были обозначены основные критерии оценки по морфологическим и физиологическим признакам при селекции перца сладкого для условий малообъемной технологии: скороспелость, габитус, расположение листовой пластинки, общая площадь листовой поверхности (облиственность), чистая продуктивность фотосинтеза, которые определяют общую продуктивность растения. Существенную роль в отборе адаптированных к данной технологии генотипов играет их отзывчивость на изменение и сочетание внешних факторов среды (влажность, температура), определяемая генетически детерминированной нормой реакции растений. Это важно учитывать как при проведении отборов, так и при подборе родительских пар для скрещиваний в селекции на гетерозис.
С использованием выделенного комплекса признаков и критериев отбора был создан перспективный исходный материал, среди которого линии Л-Желтый Букет, Л-Желтоплодный х GS, Л-Мирто, Л-S-54-44, Л-8600 полностью удовлетворяют всем выбранным параметрам. Как источники селекционно ценных признаков в селекции для условий малообъемной гидропоники могут быть также использованы линии: Мадонна, Белоснежка, Палапачка, отличающиеся раннеспелостью, формой, окраской плода, товарностью, устойчивостью к низкой влажности и перепадам температур. Отличительной особенностью образцов перца сладкого Белоснежка, Палапачка, является устойчивость к засолению.
2.5 Проявление селекционно-ценных признаков у гибридов F1 в условиях малообъемной технологии
В настоящее время для малообъемного культивирования отсутствуют районированные отечественные сорта и гибриды перца сладкого, способные давать высокий стабильный урожай. На базе созданного исходного материала была проведена серия скрещиваний и получены гибридные комбинации, оценка которых показала, что 80% из них относятся к группе раннеспелых.
Лучшими комбинациями по показателю «выход ранней продукции» являются F1 (Желтый Букет х Л-(Желтоплодный х GS)), F1 (Индало х Желтый Букет), F1 (Мемфис х Король Артур), F1 (RS 87001 х Гибрид 167), F1 (Желтый Букет х Микадор), F1 (Асти х (Желтоплодный х GS)), которые достоверно превышают стандарт на 0,2 - 0,6 кг/м2, и F1 (Бианка х Мадонна), F1 (Гедеон х Элиза), F1 (Желтый Букет х Асти), F1 (Палапачка х GS х (W.Br. х Sor.)), F1 (Мадонна х GS х (W.Br. х Sor.)), которые были на уровне стандарта F1 Раиса (табл. 5.).
Таблица 5. Сортоиспытание перспективных гибридных комбинаций в условиях малообъемной гидропоники (2007 - 2009 годы)
Гибридная комбинация F1 Ранняя урожайность, кг/м2 Общая урожайность, кг/м2 Товарность плодов, %
2007 2008 2009 200720082009
Раиса - st 2,6 2,0 3,0 2,5 9,8 9,8 6,8 8,8 82
Жел.Букет х Л-(Желтопл. х GS) 1,8 2,9 4,2 3,0 10,8 12,8 11,0 11,5 84
Мадонна х GS х (W.Br. х Sor.) 1,9 2,2 3,0 2,4 9,5 11,4 10,7 10,5 85
НСР05 0,3 0,2 0,4 0,2 0,9 1,7 1,3 1,2 3
Следует отметить, что наиболее раннеспелые комбинации получены в основном при скрещивании со скороспелыми линиями Желтый Букет, Белоснежка, Палапачка, (урожайность, товарность, раннеспелость, форма, окраска плода, габитус, устойчивость к засолению), Элиза, Чаймс (товарность, форма, окраска плода).
По общей урожайности все гибридные комбинации превышали F1 Раиса, а товарность отдельных из них была на 8-15% выше стандартного образца. Наиболее продуктивной была комбинация F1 Бианка х S-54-44, средняя урожайность которой составляла более 16 кг/м2, что почти в 2 раза превышало стандарт. В настоящее время данный гибрид передан на государственное сортоиспытание под названием F1 Оранжевое наслаждение.
В последнее время все большее внимание уделяется качеству продукции. По основным параметрам плода (форма, окраска плода, толщина стенки перикарпия, текстура поверхности) все гибридные комбинации соответствовали требованиям направления для свежего потребления. При выборе перспективных гибридов, наряду с основными критериями - урожайностью и внешними признаками, важное место занимает и биохимический состав плодов.
Сравнительная оценка перспективных гибридных комбинаций по содержанию биологически активных веществ в плодах перца в технической и биологической спелости свидетельствует о значительном варьировании данных показателей, которые у большинства из них были на уровне или превышали стандартный гибрид F1 Раиса. Биохимический состав наиболее перспективных 5 гибридных комбинаций представлены в таблице 6, у которых отмечено повышенное содержание сахаров, витамина С в плодах на стадии биологической спелости более чем в 1,5-2 раза относительно стандарта.
Таблица 6. Биохимические показатели плодов перца сладкого в фазе биологической спелости (2007 - 2009 годы)
Оценка гибридных комбинаций показала, что такие комбинации, как F1(Король Артур х Мадонна), F1(Бианка х Мадонна), F1(Маета х Палапачка), имеют более высокое содержание витамина С (на 39,4 мг/%) и сахаров (на 1%) и в технической спелости плодов (стандарт F1 Раиса, витамина С 107,8 мг/%, сахаров 3,6%, соответственно).
По накоплению биохимических веществ в период от технической до биологической фазы спелости также выявлены индивидуальные отличия, которые дают возможность проведения селекции на повышенное содержание биохимических показателей в плодах.
Важно также отметить, что плоды перца сладкого при выращивании в условиях малообъемной гидропоники в фазу биологической спелости по биохимическому составу имеют более высокое качество, чем выращенные в тот же период в условиях пленочных теплиц: содержание витамина С и общих каротиноидов в плодах отдельных образцов было выше более чем в 2 раза, селена - на 20-30% (рис. 6). В фазу технической спелости эта тенденция прослеживается не у всех изученных образцов (сорта, линии, гибриды), у многих из них по биохимическим показателям отмечается более высокое качество плодов в условиях пленочной теплицы.
Рис. 6. Биохимический состав плодов перца сладкого в различных сооружениях защищенного грунта.
Таким образом, в плодах перца в фазе биологической спелости, выращенных в условиях малообъемной гидропоники, накапливается больше биологически активных веществ по сравнению с плодами из пленочных теплиц. Это явление мы связываем с условиями выращивания - контролируемым питанием растений и покрытием теплицы поликарбонатом, который пропускает нужный для аккумуляции БАВ спектр солнечной энергии. Это является еще одним важным аргументом перспективности малообъемной технологии и актуальности создания отечественных сортов и гибридов, отвечающих требованиям современного рынка, отработке элементов данной технологий с учетом сортовых особенностей растений.
2.6 Влияние регуляторов роста на урожайность перца сладкого при возделывание в условиях малообъемной технологии
Завязывание плодов и формирование товарного урожая зависит от активности физиологических процессов. Исследование регуляции роста и развития растений с помощью фитогормонов является одной из центральных проблем современной физиологии растений. В зависимости от физиологического состояния растения, концентрации и состояния гормонов, последние могут стимулировать или тормозить тот или иной физиологический процесс, ускорять или замедлять его. Физиологический эффект действия регуляторов роста зависит от природы препарата, его концентрации, фазы роста и развития растений, экологических факторов. В нашей работе были использованы препараты: Цветень, Завязь, Циркон, янтарная кислота, эффективность которых изучали на примере проблемных образцов Агаповский и Шарм (обработка в период бутонизации и массового цветения).
Как показали исследования, применение регуляторов роста в малообъемной технологии возделывания перца оказало существенное влияние на рост и развитие растений. Наибольший прирост высоты растений по отношению к растениям контрольного варианта (2,3 м) был отмечен при обработке янтарной кислотой (2,6 м) и цирконом (2,5 м.).
С увеличением высоты и габитуса растений возрастала биомасса надземных органов, от которой зависит продуктивность растений. Влияние обработок на генеративное развитие растений проявилось в более раннем образовании у опытных растений цветков и завязывании товарных плодов.
Увеличение урожайности отмечено в варианте, где растения были обработаны янтарной кислотой (на 1,6 кг/м2), немного ниже были результаты при обработке препаратами Циркон (на 1,2 кг/м2) и Завязь (на 1,1 кг/м2). Кроме того, при обработке янтарной кислотой и цирконом, у сильновосприимчивых образцов перца сладкого Агаповский и Шарм наблюдалось снижение количества плодов с израстаниями - в 2-3 раза относительно контроля (рис. 7), что способствовало росту товарности на 10-17% в зависимости от года и обработки физиологическими активными веществами.
Рис. 7. Влияние физиологически активных веществ на выход нестандартных плодов перца сладкого образцов Агаповский и Шарм (2008-2009 годы).
Таким образом, обработка растений перца янтарной кислотой и цирконом в период бутонизации и массового цветения способствует повышению продуктивности и товарности урожая. Данный прием может быть использован как элемент технологии возделывания для увеличения товарности плодов ряда образцов в условиях малообъемной технологии.1. Выделены основные селекционные признаки (габитус растения, масса корневой системы, расположение, размер и число листьев, устойчивость к вершинной гнили, засолению, пониженной температуре и низкой влажности воздуха), обусловливающие продуктивность и товарность перца сладкого при возделывании в условиях малообъемной технологии.
2. Распределение образцов по структуре нетоварной части урожая позволило дифференцировать сорта, линии и гибриды на 3 группы по адаптивности к условиям малообъемной технологии: сильновосприимчивая, слабовосприимчивая и устойчивая.
3. При селекции сортов и гибридов перца сладкого для условий малообъемной гидропоники необходимо использовать следующие критерии морфологической оценки для отбора исходного материала: мощный габитус, горизонтальное расположение листьев в верхней части растения, плоский, слабовыгнутый или слабовогнутый профиль листовой пластинки.
4. Среднесуточная температура, разница температур (день/ночь) и относительная влажность воздуха являются определяющими физическими факторами, влияющими на получение стандартной продукции перца сладкого в условиях малообъемной технологии. Высокую продуктивность и товарность растений, их адаптивность к данным условиям выращивания обеспечивает широкая норма реакции на температурный фактор и устойчивость к пониженной влажности воздуха (менее 60%).
5. Разработана методика лабораторной экспресс-оценки образцов перца сладкого на устойчивость к засолению и показано, что наиболее информативной является 0,83% концентрация NACL, при которой предложенные коэффициенты солеустойчивости (D,К) коррелируют со степенью пораженности плодов вершинной гнилью в теплице (r=-0,80...-0,85 при разных сроках учета).
6. Линии Л-Желтый Букет, Л-Желтоплодный х GS, Л-Мирто, Л-S-54-44, Л-8600 удовлетворяют всем выделенным критериям, обусловливающим высокую адаптивность к условиям малообъемной технологии и являются перспективным исходным материалом для селекции.
7. Обработка растений перца сладкого физиологически активными веществами является важным элементом технологии возделывания в малообъемной гидропонике, обработка 0,1% растворами янтарной кислоты и циркона в период бутонизации и массового цветения способствует повышению урожайности сортов Агаповский (на 1,6 - 0,6 кг/м2), Шарм (на 1,0 - 0,4 кг/м2) и товарности плодов (на 12 - 20%).
8. При возделывания перца сладкого в условиях малообъемной гидропоники в стадии биологической спелости улучшается качество плодов по сравнению с выращиванием в пленочной теплице: содержание витамина С и общих каротиноидов увеличивается по отдельным образцам более чем в 2 раза, селена - на 20-30%.
Практические рекомендации
1. При селекции сортов и гибридов перца сладкого для условий малообъемной технологии необходимо отбирать исходный материал с широкой нормой реакции на температурный фактор, устойчивый к пониженной влажности воздуха (менее 60%), сочетающий следующие основные морфологические признаки: мощный габитус, высокую облиственность, горизонтальное расположение листьев в верхней части растения, плоский, слабовыгнутый или слабовогнутый профиль листовой пластинки.
2. В качестве исходного материала для селекции в условиях малообъемной технологии рекомендуется использовать линии Л-Желтый Букет, Л-Желтоплодный х GS, Л-Мирто, Л-S-54-44, Л-8600 - как источники высокой продуктивности и товарности.
3. Высокопродуктивные с высоким содержанием витамина С и сахаров в плодах гибридные комбинации F1(Бианка х S-54-44), F1(Бианка х Мадонна), F1(Маета х Палапачка), F1(Желтый Букет х (Желтоплодный х GS)), F1(Пирати х Спартакус), F1(Король Артур х Мадонна), F1(Гибрид 167 х Мадонна) можно рекомендовать как перспективные для возделывания в условиях малообъемной технологии.
4. Для увеличения товарности и урожайности образцов перца сладкого при выращивании в условиях малообъемной гидропоники рекомендуется обработка растений 0,1% растворами янтарной кислоты и циркона в период бутонизации и массового цветения.
Список литературы
селекция перец гибридный
1. Белавкин Е.С. Влияние различных условий выращивания на содержания биологически активных веществ в плодах перца сладкого / В.Ф. Пивоваров, М.И. Мамедов, О.Н. Пышная, Н.А. Голубкина, Е.А. Джос, Е.С. Белавкин // Доклады РАСХН. - М., 2009. - № 6. - С. 23-25.
2. Белавкин Е.С. Влияние различных условий выращивания на содержание оранжево-желтых пигментов и других биологически активных веществ в плодах перца сладкого / В.Ф. Пивоваров, М.И. Мамедов, О.Н. Пышная, Н.А. Голубкина, Е.С. Белавкин, Е.А. Джос / Сб. научных тр. «Современные требования к селекции сортов и гибридов пасленовых культур на качество». - Москва, 2009. - вып. - 42. - С. 12-14.
3. Белавкин Е.С. Перец сладкий: сорта и гибриды в теплицах и открытом грунте / М.И. Мамедов, О.Н. Пышная, Е.С. Белавкин // Вестник овощевода. - М., 2009. - № 2. - С. 8-12.
4. Белавкин Е.С. Антиоксидантная активность сортов перца сладкого в зависимости от условий выращивания / М.И. Мамедов, О.Н. Пышная, Н.А. Голубкина, Е.А. Джос, Е.С. Белавкин / Сб. трудов Международной науч. - практ. конф. молодых ученых и специалистов «Научные основы производства качественной овощной продукции». - Харьков, 2009. - С. 7-8.
5. Белавкин Е.С. Исходный материал перца сладкого для селекции гетерозисных гибридов F1 для малообъемной гидропоники / Е.С. Белавкин, О.Н. Пышная, М.И. Мамедов / Сб. научных тр. «Селекция и семеноводство овощных культур». - ВНИИССОК. - М., 2009. - вып. 43. - С. 154-160.
6. Белавкин Е.С. Исходный материал для селекции перца сладкого, предназначенного для выращивания в малообъемной культуре / О.Н. Пышная, Е.С. Белавкин / Доклады Международной науч. - практ. конф. «Нанобиотехнологии в сельском хозяйстве». - М., 2008. - С. 54-55.
7. Белавкин Е.С. Антиоксидантная активность сортов перца сладкого в зависимости от условий выращивания / О.Н. Пышная, Н.А. Голубкина, Е.А. Джос, Е.С. Белавкин / Міжвідомчий тематичний науковий збірник. Інститут овочівництва I баштанницва. - Харьков, 2009. - вып. 55. - С. 412-422.
8. Белавкин Е.С. Content of Biologically Active Substances in Sweet Pepper Fruits under Various Growing Conditions / V.F. Pivovarov, O.N. Pyshnaja, N.A. Golubkina, E.A. Dzhos, E.S. Belavkin / J. Russian Agricultural Sciences. - 2009. - № 6. - pp. 387-389.