Эколого-биологические особенности выращивания сортов fragaria ananassa duch в условиях лесного предуралья
На правах рукописи
ГАЛИУЛИНА Алия Ахметовна ЭКОЛОГО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ВЫРАЩИВАНИЯ СОРТОВ Fragaria ananassa Duch В УСЛОВИЯХ ЛЕСНОГО ПРЕДУРАЛЬЯ 03.02.01 — Ботаника
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук
Оренбург 2011 2
Работа выполнена в ГОУ ВПО «Оренбургский государственный педагогический университет» Научный руководитель доктор биологических наук, профессор Рябинина Зинаида Николаевна
Официальные оппоненты: доктор биологических наук, старший научный сотрудник Абрамова Лариса Михайловна кандидат биологических наук Авдеева Зинаида Алексеевна
Ведущая организация: Учреждение Российской академии наук «Главный ботанический сад им. Н. В. Цицина РАН»
Защита состоится 21 июня 2011 г. в 9.00 на заседании диссертационного со вета Д 212.180.02 в ГОУ ВПО «Оренбургский государственный педагогический университет» по адресу: 460844, Оренбург, ул. Советская, 19;
тел. (факс): (3532) 77-24-52. E-mail: [email protected]
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Оренбургский государственный педагогический университет».
Текст автореферата размещен на официальном сайте ОГПУ www.ospu.ru 20 мая 2011 г.
Автореферат разослан 20 мая 2011 г.
Ученый секретарь диссертационного совета кандидат биологических наук, доцент Н. И. Мушинская
Общая характеристика работы
Актуальность темы. Земляника ананасная Fragaria ananassa Duch являет ся одной из наиболее значимых и широко распространенных культур в ягодоводст ве. К несомненным достоинствам этой культуры следует отнести высокую рента бельность ее возделывания, способность к быстрому вегетативному размножению, скороплодность, урожайность, десертный вкус и питательную ценность ягод, пла стичность и высокую приспособленность. Данный потенциал рода земляники по зволяет выращивать ее в различных почвенно-климатических регионах. На сего дняшний день землянику культивируют практически во всем мире — в странах Ев ропы, Азии, Америки, Африки, Австралии [Hancoch, Scott, 1988;
Lewin, Gene, 1994].
К сожалению, этой высокоадаптивной культуре в Республике Башкортостан пока уделяется недостаточно внимания. Под землянику отведено 1/10 площадей, занимаемых ягодниками, что в 8 раз ниже мирового уровня, а среднегодовое производство на душу населения уступает мировому примерно в 35 раз.
Несмотря на многолетнюю интенсивную интродукцию сортов отечественной и зарубежной селекции, так и не удалось подобрать сорта, идеально адаптированные к суровым климатическим условиям республики, не проводилась и комплексная фи тосанитарная оценка сортов. Не осуществлялось до сих пор и массовое изучение иммунологического состояния и сортовой чистоты основных насаждений земляни ки в Башкортостане. Районированные сорта имеют ряд хозяйственных и фитосани тарных недостатков, и их сортимент давно не пересматривался.
В этой связи весьма актуальным является определение адаптивных свойств, подбор и комплексное изучение существующего сортимента и наиболее перспек тивных интродуцированных сортов с высокими потребительскими качествами плодов, естественно устойчивых к негативным абиотическим и биотическим факторам конкретной агроэкологической зоны. Возникает необходимость созда ния подробного справочника по определению и подбору сортов земляники для промышленного и любительского садоводства.
Цель и задачи исследований. Основной целью работы является сравни тельное изучение сортов земляники по основным морфологическим и биохими ческим признакам, их реакции на изменяющиеся условия среды и на этой основе выделение урожайного адаптивного сортимента различных сроков созревания с высокими товарными качествами плодов в условиях лесного Предуралья.
Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
1. Изучить фенологические особенности и провести морфобиологический мониторинг коллекции сортов земляники в условиях лесного Предуралья.
2. Определить устойчивость различных сортов земляники к основным вре дителям и болезням.
3. Выявить сорта, устойчивые к негативным факторам осенне-зимнего пе риода.
4. Оценить сортовую специфику реакции земляники на изменение темпера турного и водного режима по жизнеспособности пыльцы, активности корневой системы и восстановительной способности листьев.
5. Провести сравнительное изучение сортов на основные хозяйственно экономические признаки (урожайность, качество плодов и др.).
6. Выделить адаптивные сорта для промышленного и любительского садо водства, дать оценку экономической эффективности их возделывания.
Научная новизна. Впервые в условиях лесного Предуралья проведено комплексное исследование перспективных сортов земляники отечественной и за рубежной селекции на стабильную урожайность и устойчивость к абиотическим и биотическим неблагоприятным факторам среды.
Выделены сорта, сочетающие комплекс хозяйственно ценных признаков:
устойчивые к болезням и вредителям, зимостойкие, с высоким уровнем продук тивности, качественными плодами, богатые антиоксидантными соединениями.
Практическая ценность работы. По совокупности различных характери стик выделены 2 группы сортов земляники в зависимости от их назначения: для возделывания в промышленном производстве и для выращивания в фермерском и любительском хозяйстве, которые превосходят по комплексу признаков рай онированный в Башкортостане сортимент. Сорта земляники Гренада, Даренка, Кент, Московская Юбилейная, Найдена Добрая, Талка, Троицкая, Урожайная ЦГЛ, Фейерверк, Холидей были массово размножены и переданы для закладки маточников в Кушнаренковский селекционный центр по плодово-ягодным куль турам. Материалы диссертационной работы могут быть использованы в учебном процессе вузов при изучении курсов «Ботаника», «Основы сельскохозяйственных знаний», «Экология растений» и др.
Защищаемые положения 1. Сравнительное изучение сортов земляники по основным морфологиче ским и биохимическим признакам, их реакции на изменяющиеся условия среды позволило выделить урожайный адаптивный сортимент различных сроков созре вания с высокими товарными качествами плодов. Для промышленного и люби тельского садоводства рекомендован сортимент, обеспечивающий создание вы сокопродуктивных, устойчивых и рентабельных насаждений.
2. Оценка адаптивного потенциала сортов Fragaria ananassa Duch в не стабильных условиях внешней среды является основой для дальнейшего совер шенствования культуры в условиях лесного Предуралья.
Апробация работы. Результаты исследований представлены на междуна родных конференциях: «Актуальные проблемы размножения садовых культур и пути их решения» (Мичуринск, 2010 г.), «Биоразнообразие и биоресурсы Урала и сопредельных территорий» (Оренбург, 2008 г.);
всероссийских научно-практи ческих конференциях с международным участием: «Современные информацион ные технологии в науке, образовании и практике» (Оренбург, 2009 г.), «Много профильный университет как региональный центр образования и науки» (Орен бург, 2009 г.), «Актуальные проблемы современной науки и образования» (Уфа, 2010 г.);
научно-практической конференции «Первые Международные Беккеров ские чтения» (Волгоград, 2010 г.).
Публикация материалов исследований. По материалам диссертации опубликовано 11 научных работ, включая 4 статьи в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 165 страницах компьютерного текста, состоит из введения, 6 глав, выводов, практических рекомендаций, приложения;
содержит 11 таблиц, 30 рисунков и цветных фотографий с описанием сортов. Список использованной литературы включает 320 источников, в том числе 64 на иностранном языке.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
1. КРАТКАЯ ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ И СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ КУЛЬТУРЫ ЗЕМЛЯНИКИ Приведены результаты анализа литературных источников за период с по 2008 г. Показано, что сортовое многообразие земляники насчитывает до тыс. сортов, главным образом за счет селекционных работ в Голландии, Италии, Испании, Японии, Канаде, Польше, России. В главе даны сведения о морфо- и хозяйственно-биологических особенностях сортов земляники.
2. УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ На основании литературных источников в главе описаны геоморфология, рельеф, климат, почва, растительность и гидрография региона исследования. Ос новной базой исследований явился опытный участок в пос. Серафимовском в се веро-западной части Башкортостана на территории Туймазинского района.
Закладка участков первичного и коллекционного изучения производилась весной (18—19 мая — ранневесенняя посадка) и осенью (2 сентября — осенний срок посадки) 2008 г. в 3-кратной повторности с рандомизированным размеще нием сортов. Исследование опытных насаждений осуществлялось на фоне стан дартных агротехнических мероприятий, принятых для Республики Башкорто стан, без применения химических средств защиты от вредителей и болезней.
Схема посадки растений в опытах — 0,90,25 м.
Объектами исследований послужили 13 обычных сортов земляники отече ственной и зарубежной селекции, 3 ремонтантных сорта (Королева Елизавета, Руяна и Холидей) и 2 контрольных районированных сорта — Огонек и Фести вальная.
Закладку опытов и наблюдения, изучение зимостойкости, устойчивости рас тений к болезням и вредителям, компонентов продуктивности, привлекательности и вкуса плодов проводили в соответствии с «Программой и методикой сортоизу чения плодовых, ягодных и орехоплодных культур» [Орел, 1999], методическими рекомендациями «Генетические особенности и селекция земляники» [Мичуринск, 1990]. Анализ биохимического состава плодов, содержания хлорофилла и кароти ноидов в листьях осуществляли совместно с сотрудниками центральной аналити ческой лаборатории БНИИСХ г. Уфы по общепринятым методикам [Ермакова, 1987]. Изучение энергии прорастания пыльцы определяли по методу И. Н. Голу бинского [1974]. Динамику нарастания корневой системы определяли по методу И. А. Трунова [1998]. Определение площади листовой поверхности осуществляли с использованием программы MapInfo Professional 7.8 SCP. Оценку экономической эффективности проводили в соответствии с «Методическими рекомендациями по определению экономической эффективности научных достижений в садоводстве» [Москва, 2005]. Статистическую обработку опытных данных проводили методами корреляционного, дисперсионного анализов по Б. А. Доспехову [1985] и В. А. По тапову [1996], а также с помощью программы Statistica 6.0.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 3. МОРФОБИОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ КОЛЛЕКЦИИ СОРТОВ ЗЕМЛЯНИКИ И ИХ УСТОЙЧИВОСТЬ К НЕБЛАГОПРИЯТНЫМ АБИОТИЧЕСКИМ И БИОТИЧЕСКИМ ФАКТОРАМ СРЕДЫ 3.1. Фенотипическая характеристика сортов в условиях проведения исследования По результатам трехлетнего мониторинга коллекции сортов земляники раз ных сроков созревания отечественной и зарубежной селекции дана фенотипиче ская характеристика их хозяйственно-биологических признаков.
3.2. Фенологические особенности сортов земляники в зависимости от климатических условий зоны В Башкирии вегетация у сортов земляники начинается со 2-й половины ап реля, когда делянки полностью открылись из-под снега, при установлении сред несуточной температуры +5….+8°С. Выдвижение цветоносов и обособление бу тонов происходит через 16…20 дней после начала ростовых процессов, в нача ле — середине мая. По данным 2009 г. начало цветения отмечено у ранних сор тов 26 мая, средних — 29 мая, поздних — 1—5 июня. В 2010 г. отмечено самое раннее цветение, что связано с установившейся теплой и сухой погодой в апре ле — мае, среднемесячная температура составила +16,7°, максимальная — +29,5°. Ранние сорта зацвели уже 10—11 мая, средние — 17 мая, поздние — мая. Средняя продолжительность цветения составила 13…14 дней в зависимости от сорта и погодных условий вегетационного периода.
Средние сроки начала созревания плодов отмечены в 2009 г. у ранних сор тов — 18 июня, средних — 25 июня, поздних — 29 июня. Самое раннее созрева ние плодов наблюдалось в 2010 г. (рис. 1).
Ранние сорта Средние сорта Поздние сорта данные за 2009 г. данные за 2010 г.
Рис. 1. Сроки и длительность созревания плодов различных сортов земляники Плоды у ранних сортов начали созревать 7 июня, средних — 14…15 июня, поздних — 20…24 июня. Средняя продолжительность созревания плодов с уче том возраста насаждений, биологических особенностей и погодных условий в пределах группы сортов составила 20…21 день.
В наших условиях сроки начала созревания плодов не всегда соответствуют градации «ранний — поздний» сорт. Так, сорта распределились следующим об разом: к ранним относятся Талка, Даренка, Витязь, Кент, средним — Осокорянка, Урожайная ЦГЛ, Фейерверк, Гренада, Найдена Добрая, Сударушка, Орлец, Фес тивальная (К), Московская Юбилейная, поздним — Троицкая, Огонек (К).
Однако выявлено, что у среднеспелых сортов Фейерверк и Урожайная ЦГЛ созревание плодов в 2009 г. происходило в поздние сроки (29.06), Найдена Доб рая — в ранние сроки (18.06), у раннего сорта Кент в 2010 г. — в средние сроки.
Среднеранний сорт Витязь в течение двух лет плодоносил с ранними сортами, а ранний сорт Гренада — в средние сроки.
Таким образом, анализ сроков начала созревания плодов по сортам показы вает определенные различия по необходимому временному периоду от начала цветения до начала созревания первых плодов. Это связано в первую очередь с генотипически обусловленной скоростью протекания обменных процессов, что является сортовым признаком. Однако интродукция сорта из одних климатиче ских условий в другие накладывает свой отпечаток на данные процессы и может либо замедлять, либо ускорять их.
3.3. Поражение болезнями и вредителями Наибольшую опасность в Башкортостане представляют узкоспециализиро ванные паразиты: земляничный клещ Phytonemus pallidus fragariae (Zimm.) Lindquist, гриб-возбудитель белой Mycosphaerella fragariae (Tul.) Lindau и бурой Marssonina potentillae (Desm.) пятнистостей листьев, а также более многоядный малинно-земляничный долгоносик — цветоед Anthonomus rubi Herbst. Благопри ятные условия для развития грибных заболеваний сложились в 2008 г. с обилием осадков на фоне повышенной температуры воздуха, в 2009 г. развитие было уме ренным и проявилось только в конце вегетации. Обследованные нами сорта зем ляники в жаркий засушливый вегетационный период 2010 г. практически не по ражались белой и бурой пятнистостями.
Практически все сорта земляники за годы исследований в различной степе ни поражались земляничным клещом и малинно-земляничным долгоносиком.
По-видимому, это связано с тем, что погодные условия всех лет наблюдения бла гоприятствовали развитию повреждений сортов данными вредителями.
На основании исследований, проведенных на территории северо-западной части Башкортостана, были выделены следующие особенности устойчивости сортов земляники к болезням и вредителям: сортами с комплексной устойчиво стью к пятнистостям листьев оказались Витязь, Гренада, Даренка, Кент, Москов ская Юбилейная, Орлец, Осокорянка, Троицкая, Фейерверк, Руяна, Холидей.
Комплексной устойчивостью к грибным заболеваниям и земляничному клещу обладали сорта Витязь, Кент, Московская Юбилейная, Орлец, Осокорянка, Тро ицкая, Фейерверк, Руяна, Холидей;
комплексной устойчивостью к грибным забо леваниям и малинно-земляничному долгоносику — Витязь, Московская Юби лейная, Осокорянка, Фейерверк, Руяна, Холидей. Выделенные сорта могут быть использованы в качестве возможных исходных форм для селекции земляники на устойчивость к данным заболеваниям.
3.4. Устойчивость к негативным факторам осенне-зимнего периода Повреждающие температуры в начале зимы при отсутствии устойчивого покрова наблюдались ежегодно. В начале периода вегетации нами проведен ана лиз состояния растений земляники с точки зрения подмерзания листового аппа рата, повреждаемости генеративных органов и корневой системы.
По результатам двухлетней оценки зимостойкости сортов земляники, мы провели их ранжирование для региона Башкирского Предуралья. Сорта распре делили на следующие группы: зимостойкие — в неблагоприятные зимы подмер зают до 2,0 баллов, в обычные зимы не подмерзают — Кент, Найдена Добрая, Осокорянка, Троицкая, Урожайная ЦГЛ, Фейерверк, Холидей;
среднезимостой кие — в неблагоприятные зимы подмерзают в средней степени (2,5—3,0 балла), в обычные зимы подмерзают на 1,0—1,5 балла — Витязь, Гренада, Даренка, Мос ковская Юбилейная, Огонек (К), Орлец, Руяна, Сударушка, Талка, Фестивальная (К);
малозимостойкие — в неблагоприятные зимы подмерзают до 4,0 баллов, от мечается гибель растений — Королева Елизавета II.
3.5. Оценка качественного состава и жизнеспособности пыльцы земляники в зависимости от биологических особенностей сорта и климатических условий произрастания По нашему мнению, погодные условия мая-июня существенно влияют на формирование качественного урожая, поскольку низкие температуры оказывают значительное негативное воздействие на генеративные органы, в том числе и на прорастание пыльцы у сортов земляники. Именно поэтому нами было проведено сравнение жизнеспособности и энергии прорастания пыльцы сортов земляники разных сроков цветения после действия пониженных температур: в 2009 г. на сортах средних сроков цветения — Витязь, Осокорянка, Огонек (К);
в 2010 г. на сортах ранних — Найдена Добрая, Талка, Осокорянка и поздних сроков цвете ния — Гренада, Кент, Урожайная ЦГЛ, Фейерверк. За годы исследований резких перепадов температур и весенних заморозков во время бутонизации и цветения не отмечалось.
Изучение степени поврежденности цветков земляники в зависимости от ка чественного состава пыльцы выявило, что наиболее устойчивой к пониженным температурам является пыльца (более 80% проросших зерен) сортов Витязь, Кент, Найдена Добрая, Урожайная ЦГЛ;
среднеустойчивые (более 70%) — Гре нада, Огонек (К), Фейерверк, сильно отреагировал на температурный стресс в 2009 г. сорт Осокорянка и сорт Талка в 2010 г., количество проросших пыльце вых зерен у которых уменьшилось на 46,6 и 40,3% соответственно.
Таким образом, по нашему мнению, большим потенциалом урожайности обладают сорта, имеющие пыльцевые зерна с самой высокой энергией прораста ния. Пыльцевые зерна этих сортов достаточно устойчивы к повреждению низки ми температурами во время цветения.
3.6. Активность корневой системы Нами проведен мониторинг активности корневой системы земляники в не благоприятных погодных условиях, в частности в условиях засушливой вегета ции, и способности растений к сохранению или восстановлению роста корней.
Годы исследования резко различались по водообеспеченности, работа вы полнялась во влажный и сухой вегетационный периоды. Переувлажнение почвы наблюдалось в 3-й декаде мая — 1-й декаде июня 2008 г. (сумма осадков в этот период превысила 150 мм). В вегетационные периоды 2009 и 2010 гг. наблюда лась общая засуха (воздушная и почвенная) на фоне повышенной температуры.
Не менее важным обстоятельством, усиливающим негативное воздействие, явля лось понижение температуры воздуха в период начала вегетации в 2009— 2010 гг. на фоне пониженной влажности.
В процессе исследований отмечено, что средневегетационная активность корневой системы у всех изученных сортов земляники в 2009 г. была несколько выше, чем в 2008 и 2010 гг. (рис. 2). Это, по-видимому, связано с тем, что усло вия вегетационного периода 2009 г. оказались более благоприятными для разви тия корневой системы и надземной части растения.
В наших исследованиях средневегетационная активность корневой системы в 2008 г. варьировала от 40,9% у сорта Урожайная ЦГЛ до 93,9% у сорта Холи дей. В 2009 г. активность корневой системы в начале вегетационного периода была достаточно низкой у всех сортов. Впоследствии сорта земляники по разному восстанавливали потенциал активности. Уже в 1-й декаде июня актив ность корневой системы поднялась в среднем на 15—25%. В июле 2009 г. резкое улучшение водообеспеченности растений активизировало ростовую активность корней в 3,5 раза. В целом за вегетационный сезон засушливый период 2009 г. в меньшей степени отразился на активности корневой системы.
Активность корневой системы, % Кент Руяна Огонек (К) Талка Найдена Фейерверк Холидей Осокорянка Урожайная Добрая ЦГЛ 2008 2009 Рис. 2. Средневегетационная активность корневой системы в 2008—2010 гг.
Наиболее четко проявилось воздействие засухи на корневую систему сортов земляники в 2010 г. Средневегетационная активность корневой системы в 2010 г.
снизилась у большинства изученных сортов на 5—10%, а у сортов Найдена Доб рая, Талка, Фейерверк — на 10—20%, надземная часть этих сортов приостанови ла в росте и в дальнейшем многие растения были угнетены или погибли.
Совместно с сотрудниками центральной аналитической лаборатории БНИИСХ выявлены сортовые различия в реакции корневых систем на засуху.
В то же время следует отметить, что особенности корневых систем, их актив ность в условиях разной водообеспеченности сказались на формировании листо вого аппарата и урожае земляники.
Таким образом, по результатам наших исследований наибольшей устойчи востью к стрессовым факторам различной степени напряженности обладают сор та Холидей, Руяна, Осокорянка;
наименьшей — Урожайная ЦГЛ, Найдена Доб рая, Талка. Активность корневой системы последних сортов изначально низкая, а после воздействия неблагоприятных условий она имеет очень слабую восстано вительную способность.
4. СОРТОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЙ СПОСОБНОСТИ И ФОТОСИНТЕТИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ЛИСТЬЕВ ЗЕМЛЯНИКИ 4.1. Восстановительная способность листовой поверхности У растений способность к регенерации является одной из наиболее важ ных адаптивных реакций на различные стрессоры. От способности сорта вос станавливать (наращивать) листовую поверхность зависит его возможность сформировать полноценный и качественный урожай.
По результатам наших наблюдений установлено, что наибольшая ско рость нарастания листовой поверхности отмечена в 2009 г. (рис. 3). Общая площадь листовой поверхности у ряда сортов превышала 100 см. В тот год погодные условия июля — августа были более благоприятными для развития листа, чем в 2010 г. Лучшую восстановительную способность имели сорта Московская Юбилейная, Огонек (К), Осокорянка, Талка, Урожайная ЦГЛ. Да же в засушливый 2010 г. данные сорта сохраняли общую площадь до 100 см, тогда как у большинства сортов она не превышала 80 см.
4.2. Фотосинтетическая активность листьев земляники Одним из значимых показателей экологической устойчивости листьев являет ся их биохимический состав. Проведенный нами в 2008—2010 гг. анализ содержа ния хлорофилла а и б и каротиноидов в листьях установил, что данный показатель варьирует в сортовом отношении и по годам.
Результаты наших анализов показали, что для сортов Кент, Фейерверк, Огонек (К), Троицкая, Витязь, Гренада наиболее экстремальным оказалось ле то 2010 г.;
для сортов Талка, Найдена Добрая, Осокорянка, Холидей, Руяна — 2009 г. По-видимому, это связано с избирательной приспособленностью сор тов к определенному виду стрессора. Так, лето 2010 г. отличалось высокими температурами на фоне засухи, тогда как первая декада июля и август 2009 г.
были переувлажненными. Следует также отметить, что у всех исследуемых сортов в различной степени наблюдалось понижение содержания хлорофилла в неблагоприятный 2010 г.
По результатам анализов установлено, что в среднем за годы исследования сорта Холидей, Руяна, Даренка, Огонек (К), Московская Юбилейная, Орлец, Троицкая, Гренада (63,6;
47,5;
46,8;
43,5;
43,3;
42,8;
41,1;
40,9 мг/100 г сыр. мас сы) имеют самый высокий показатель содержания каротиноидов, а следователь но, наиболее устойчивы к фотострессу.
150 140 130 120 100 90 80 см см см 70 60 50 40 30 20 10 0 июнь июль август июнь июль август июнь июль август июнь июль август 2009 2010 2009 Талка Кент Осокорянка Даренка Витязь Гренада Сударушка Найдена Добрая Урожайная ЦГЛ Фейерверк Орлец Огонек (К) Московская Юбилейная Троицкая Рис. 3. Динамика нарастания листовой поверхности в 2009—2010 гг. (слева — сорта осенней посадки;
справа — сорта весенней посадки) Также нами было подробно проанализировано содержание хлорофилла в двух изучаемых сортах — Талка и Огонек (К) в течение всего периода вегетации.
Данный анализ позволил установить динамику нарастания пигмента в листьях и определить три периода, по крайней мере на весенних листьях растений, разли чающихся между собой и близких основным фенодатам (рис. 4).
Содержание хлорофилла, мг/100 г цветение плодоношение сыр. массы ста ая та та та я ля ля я ня ня ая ая юл юн гус гус гус м ию ию ию ию м 5м вгу 6и 7и ав ав ав 8а Рис. 4. Динамика нарастания концентрации хлорофилла в листьях земляники сорта Талка в 2009 г.
4.3. Продуктивность фотосинтеза Результирующим показателем, указывающим на количество ассимилятов, накопленных в клетках за вегетационный сезон, является чистая продуктивность фотосинтеза. Несмотря на его изменчивость по годам, он позволяет судить о фи зиологически обусловленном потенциале сорта [Жидехина, 2001].
В связи с этим данная характеристика изучена нами в качестве одного из критериев физиологического потенциала сорта. В процессе исследований отме чено, что показатель чистой продуктивности фотосинтеза изменялся в незначи тельных пределах в зависимости от года исследования и в более значимых — в зависимости от сорта. Установлено, что в более благоприятном 2008 г. показа тель ЧПФ был несколько выше (на 0,7—1,2 г/м2·сут в зависимости от сорта), чем в 2009 г. Самые низкие показатели по всем исследованным сортам отмечены в 2010 г., что, по-видимому, связано с засушливым периодом май — июль, кото рый привел к снижению содержания хлорофилла и роста листовой пластинки у растений.
Таким образом, проведенный нами анализ чистой продуктивности фотосин теза листьев сортов земляники показал, что в среднем за годы исследований сор та Холидей, Руяна, Кент, Троицкая, Осокорянка, Фейерверк и Витязь имеют дос таточно высокий физиологически обусловленный потенциал продуктивности и устойчивости к неблагоприятным факторам среды.
5. УРОЖАЙНОСТЬ, КАЧЕСТВО И БИОХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПЛОДОВ 5.1. Анализ слагаемых продуктивности В 2009—2010 гг. нами проведена оценка районированных и перспективных сортов земляники по отдельным морфоструктурным слагаемым и конечной ве личине урожайности, в результате которой выявлены различия (табл. 1).
Таблица 1 — Слагаемые продуктивности сортов земляники (данные за 2009—2010 гг.) Средняя масса Количество цветков Количество завязей Количество плодов Количество плодов на 1 цветоносе, шт.
на 1 цветоносе, шт.
на 1 цветоносе, шт.
Кол-во цветоносов плодов, г продуктивности Коэффициент первый сбор всем сборам значение по Сорт на куст, шт.
на куст, шт.
куста (Кпр) среднее А. Весенняя посадка 4,9 8.3 7.4 6,7 32,8 17,5 11,8 387, Кент Найдена Добрая 2,7 10,5 10,5 9,2 24,8 10,3 8,3 206, Огонек (К) 2,4 18,5 18,5 14,5 34,8 12,4 9,7 337, Осокорянка 4 10,3 10,3 8,3 33,2 11,5 9,2 305, Руяна 7,3 15,4 15,4 15,2 110,96 1,2 0,84 93, Талка 3,7 8,5 8,2 6 22,2 10,6 8,7 193, Урожайная ЦГЛ 5,4 6,9 6,7 5,2 28,2 14,9 11,1 Фейерверк 4,6 6,8 6,7 6,2 28,5 14,7 9,4 268, Холидей 7,8 15,9 15,9 15,6 121,7 1,3 0,9 109, Б. Осенняя посадка 4,5 10,3 10,3 8,1 36,4 10,6 7,6 Витязь Гренада 5 7,3 7,3 6,3 31,5 11,4 8,3 261, Даренка 3,1 10.2 10,0 6,9 21,4 13,1 8,8 188, Московская 2,6 9,7 9,7 7,9 20,5 11,1 8,9 182, Юбилейная Орлец 3,6 8,7 8,7 5,2 18,72 12,6 9,2 172, Сударушка 2,9 14 11 7,9 22,9 12,4 7,8 178, Троицкая 5,4 9,2 9,1 7,6 41,3 17,5 11,3 466, Фестивальная (К) 3,8 7.9 7,6 4,4 16,7 13,7 8,8 146, Первым компонентом продуктивности является количество цветоносов на куст. Этот показатель в наших исследованиях варьировал от 2 до 8 на куст. По высокому уровню этого компонента выделились сорта Руяна, Холидей, Урожай ная ЦГЛ, Троицкая, Кент, Фейерверк. Даже после неблагоприятных условий пе резимовки, засушливого лета 2010 г. эти сорта формировали от 5 до 8 цветоносов на куст.
Масса плодов, являясь одним из основных компонентов продуктивности, в наших исследованиях в среднем по всем сборам составила 8,3…11,5 г. Несмотря на воздействие условий окружающей среды, сорта земляники довольно стойко сохраняют признаки крупноплодности в первые годы плодоношения. Очень крупные плоды (средняя масса 11 г и более) дают сорта Троицкая, Урожайная ЦГЛ, Кент;
крупные плоды (от 9,1 до 10,9 г) — Фейерверк, Огонек (К), Осоко рянка, Орлец. У остальных сортов, включая контрольный сорт Фестивальная, плоды были среднего размера — от 7,0 до 9,0 г. Ремонтантные сорта Руяна и Хо лидей дают очень мелкие плоды — не более 1,0 г.
Важным показателем товарного качества является выравненность плодов между первым и массовым сбором. Данным требованиям отвечают сорта Суда рушка, Троицкая, Урожайная ЦГЛ, Фейерверк, Гренада, Руяна и Холидей. Значи тельное измельчение плодов, особенно в конце сборов, произошло у сортов Да ренка, Найдена Добрая, Орлец, Талка.
При сравнении сортов по Кпр (в г на куст) в среднем за 2 года исследования было отмечено, что сорта Троицкая (466,7), Кент (387,4), Огонек (К) (337,6), Урожайная ЦГЛ (313,0), Осокорянка (305,4) имеют самое высокое значение этого показателя (более 300). Высокие показатели продуктивности у сортов Троицкая и Кент обусловлены тем, что у данных сортов наибольшее количество цветоносов (5,4 и 4,9 шт.) на куст и очень крупная средняя масса плодов по всем сборам (11, и 11,8 г). Сорта Урожайная ЦГЛ и Осокорянка имеют высокие значения всех 3-х слагаемых продуктивности, а сорт Огонек (К) при низком количестве цветоносов (2,4 шт.) формирует самое большое количество плодов на 1 цветоносе.
Особое практическое значение для селекции имеет установление корреля ционных связей между хозяйственно ценными признаками, что является одним из элементов ускорения селекционного процесса и позволяет эффективно вести целенаправленный отбор исходного материала.
С помощью фенотипических корреляций нами изучена степень связи между основными хозяйственно ценными признаками: продуктивностью и ее компо нентами, массой и вкусом плодов, массой и показателями химического состава, а также связи между некоторыми другими признаками.
В результате корреляционного анализа выявлена обратная корреляция сильной зависимости между количеством завязей на 1 цветоносе и массой плодов (r = –0,64) и количеством вызревших плодов на куст и их массой (r = –0,81), т.е.
при увеличении количества завязей и плодов уменьшается масса плодов, и на оборот. Сильная корреляционная зависимость установлена между продуктивно стью куста и массой плодов (r = 0,73), свидетельствующая о том, что селекция на крупноплодность может одновременно привести к увеличению урожайности.
Нами не установлена существенная корреляционная связь между массой плодов и их биохимическими показателями: содержанием витамина С, кислот, сахаров, растворимых сухих веществ, сухими веществами. Это свидетельствует о возможности создания крупноплодных сортов земляники с богатым химическим составом плодов. Между вкусом плодов и содержанием в них витамина С значи тельных корреляций также не обнаружено, что свидетельствует о возможности совмещения в одном сорте отличного вкуса и высокого содержания витамина С.
5.2. Качественная характеристика и биохимический состав плодов Проведенный нами анализ позволил выделить сорта земляники, ценные по ряду биохимических показателей плодов: по содержанию растворимых сухих веществ (10,2% и более) — Сударушка, Орлец, Урожайная ЦГЛ, Руяна, Фейер верк, Московская Юбилейная, Осокорянка, Огонек (К);
общей кислотности (бо лее 1,5—1,6%) плодов — Кент, Сударушка, Витязь, Руяна, Даренка, лучше всего пригодные для любых видов переработки (варенье, джем, сироп и т.д.);
высоко витаминные (более 90 мг/100 г) — Гренада, Осокорянка, Урожайная ЦГЛ;
анто цианов (55 мг/100 г), повышающие иммунный статус организма человека — Фейерверк, Гренада, Королева Елизавета II, Орлец.
5.3. Оценка сортов земляники по урожайности Анализ урожайности сортов земляники показал значительные различия данно го показателя как по сортам, так и в пределах одного сорта по годам (рис. 5).
В среднем за два года исследования урожайность варьировала от 4,1 т/га (сорт Руяна) до 20,7 т/га (сорт Троицкая). В 2009 г. урожайность у всех изучен ных сортов была выше, нежели в неблагоприятном 2010 г. Однако стабильные сорта (Троицкая, Кент, Огонек (К), Урожайная ЦГЛ, Витязь, Гренада, Найдена Добрая) даже в экстремальных условиях давали хороший урожай. Нестабильные, но обладающие высоким потенциалом сорта (Фейерверк, Сударушка, Даренка, Орлец) снизили урожайность по сравнению с предыдущим годом на 30—60%, что говорит о низкой адаптации к условиям произрастания. Урожайность кон трольных сортов составила: Огонек — 14,9 т/га, Фестивальная — 6,5 т/га.
Витязь Гренада Даренка Кент Московская Юбилейная Найдена Добрая Огонек (К) Сорт Орлец Осокорянка Руяна Сударушка Талка Фейерверк Фестивальная (К) Холидей 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Урожайность, т/га Рис. 5. Урожайность сортов земляники (средние данные за 2009—2010 гг.) Таким образом, на основании исследования по урожайности сорта распре делись следующим образом: высокоурожайные сорта (более 15 т/га) — Троицкая (20,7), Кент (17,2);
урожайные сорта (12…15 т/га) — Огонек (К) (14,9), Урожай ная ЦГЛ (13,9), Осокорянка (13,6);
Витязь (12,3);
среднеурожайные сорта (8… т/га) — Фейерверк (11,9), Гренада (11,6), Найдена Добрая (9,2), Талка (8,6), Да ренка (8,4), Московская Юбилейная (8,1);
низкоурожайные сорта (не выше т/га) — Сударушка (7,9), Орлец (7,6), Фестивальная (6,5), Холидей (4,9), Руяна (4,1).
6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВЫРАЩИВАНИЯ НОВЫХ СОРТОВ ЗЕМЛЯНИКИ Оценка экономической эффективности сортов дает синтетическую сравни тельную характеристику их хозяйственных достоинств, позволяя выделить наи более перспективные сорта для промышленного возделывания и любительского садоводства. Исходя из фактических затрат на выращивание земляники и сло жившихся закупочных цен 2010 г., мы рассчитали некоторые показатели эконо мической эффективности отдельных сортов земляники разных сроков созревания (табл. 2). При расчете использовали значения средней урожайности за 2009— 2010 гг.
Данные таблицы свидетельствуют о высокой экономической эффективно сти возделывания земляники в Башкортостане. Расчеты показали, что при цене реализации перспективных сортов 50 тыс. руб. за 1 т чистый доход составляет 324,8 — 660,4 тыс. руб. с 1 га, рентабельность достигает 127,2—176,3%.
Таблица 2 — Экономическая эффективность сортов земляники Стоимость Полные Чистый Уровень Урожайность, валовой затраты доход рента Сорт т/га продукции на 1 га, с 1 га, бельности, с 1 га, тыс. руб. тыс. руб. тыс. руб. % Ранний срок созревания Гренада 11,6 580 255,2 324,8 127, Кент 17,2 860 336,8 523,2 155, Средний срок созревания Витязь 12,3 615 261,2 353,8 135, Осокорянка 13,6 680 278,7 401,3 143, Урожайная ЦГЛ 13,9 695 279,4 415,6 148, Фейерверк 11,9 595 258,2 336,8 130, Поздний срок созревания Огонек (К) 14,9 745 294,5 450,5 152, Троицкая 20,7 1035 374,6 660,4 176, Контроль Фестивальная 6,5 325 207,4 116,6 56, Рекомендуемые для промышленных насаждений сорта более выгодны по основным экономическим показателям, чем районированный сорт Фестивальная, уровень рентабельности которого составил 56,2%. Это достигается за счет повы шения продуктивности насаждений, качества и снижения себестоимости едини цы продукции, отсутствия затрат на применение пестицидов при комплексной устойчивости сортов к болезням и вредителям.
Наибольший коммерческий эффект в условиях лесного Предуралья возмо жен при выращивании сортов Троицкая, Кент, Урожайная ЦГЛ, а также стан дартного районированного сорта Огонек.
ВЫВОДЫ 1. Морфобиологический мониторинг 18 интродуцированных сортов земля ники разного генетического происхождения показал, что данные сорта могут ус пешно выращиваться в условиях лесного Предуралья. Оценка феноритмов сортов земляники в связи с особенностями водного и температурного режимов региона выявила значительную дифференциацию по срокам и дружности созревания ягод. Начало вегетации начинается со второй половины апреля, цветение — во второй-третьей декадах мая, созревание — во второй-третьей декадах июня.
2. Комплексной устойчивостью к белой и бурой пятнистостям листьев об ладают сорта Витязь, Гренада, Даренка, Кент, Московская Юбилейная, Орлец, Осокорянка, Троицкая, Фейерверк, Руяна, Холидей. Комплексной устойчивостью к грибным заболеваниям и земляничному клещу — Витязь, Кент, Московская Юбилейная, Орлец, Осокорянка, Троицкая, Фейерверк, Руяна, Холидей;
ком плексной устойчивостью к грибным заболеваниям и малинно-земляничному дол гоносику — Витязь, Московская Юбилейная, Осокорянка, Фейерверк, Руяна, Хо лидей.
3. Выделены сорта с высоким потенциалом зимостойкости — Кент, Найде на Добрая, Осокорянка, Троицкая, Урожайная ЦГЛ, Фейерверк, Холидей.
4. Изучение степени воздействия поздневесенних заморозков в зависимости от качественного состава пыльцы цветков земляники выявило, что сорта Витязь, Кент, Найдена Добрая, Урожайная ЦГЛ обладают более высоким потенциалом устойчивости. Анализ активности корневой системы показал, что наибольшей устойчивостью к стрессовым факторам различной степени напряженности обла дают сорта Холидей, Руяна, Осокорянка;
наименьшей — Урожайная ЦГЛ, Най дена Добрая, Талка. Исследования содержания антиоксидантной группы в веге тативных частях растений выявили превосходство сортов Холидей, Руяна, Кент, Троицкая, Осокорянка, Фейерверк и Витязь;
каротиноидов — Холидей, Руяна, Даренка, Огонек (К), Московская Юбилейная, Орлец, Троицкая, Гренада. Сорта Московская Юбилейная, Огонек (К), Осокорянка, Талка, Урожайная ЦГЛ обла дают высокой регенерационной способностью листьев.
5. Выявлена дифференциация сортов по компонентам продуктивности.
Наибольшее количество цветоносов (5—8 шт.) имеют сорта Кент, Руяна, Троиц кая, Урожайная ЦГЛ, Фейерверк, Холидей;
по числу плодов (30—50 шт.) на куст — Витязь, Гренада, Кент, Огонек (К), Осокорянка, Троицкая, у мелкоплод ных ремонтантных сортов Руяна и Холидей — более 100 шт. на куст;
по крупно плодности (средняя масса более 9,0 г) — Кент, Огонек (К), Осокорянка, Орлец, Троицкая, Урожайная ЦГЛ, Фейерверк.
6. Лучшими по совокупности высоких уровней морфоструктурных компо нентов продуктивности являются сорта Троицкая, Кент, Огонек (К), Урожайная ЦГЛ, Осокорянка — они имеют самое высокое значение коэффициента продук тивности куста (Кпр). Высокие показатели товарности урожая и выравненность плодов между первым и массовым сбором имеют сорта Сударушка, Троицкая, Урожайная ЦГЛ, Фейерверк, Гренада, Руяна и Холидей.
7. На основании биохимического анализа плодов земляники выделены сор та: по содержанию растворимых сухих веществ (11,1% и более) — Сударушка, Орлец, Урожайная ЦГЛ, Огонек (К), Осокорянка, Фейерверк;
общей кислотности (более 1,2%) — Кент, Сударушка, Витязь, Руяна, Даренка, Урожайная ЦГЛ, Ор лец, Холидей, Фейерверк, Осокорянка, Московская Юбилейная, Гренада;
аскор биновой кислоты (более 80 мг/100 г) — Гренада, Осокорянка, Урожайная ЦГЛ, Огонек (К), Витязь, Московская Юбилейная;
антоцианов (более 55,5 мг/100 г) — Фейерверк, Гренада, Королева Елизавета II, Орлец.
8. Лучшими сортами по комплексу различных хозяйственно ценных при знаков для выращивания с высокой экономической эффективностью в про мышленных насаждениях явились Троицкая, Кент, Урожайная ЦГЛ, Витязь, Гренада. Сорта Орлец, Московская Юбилейная, Осокорянка, Найдена Добрая, Фейерверк пригодны для выращивания в фермерских хозяйствах и любитель ском садоводстве.
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ И ПРОИЗВОДСТВА 1. В качестве исходных форм для государственного и производственного испытания в условиях лесного Предуралья рекомендуются сорта — источники высоких хозяйственно ценных признаков:
• зимостойкости: Кент, Найдена Добрая, Осокорянка, Троицкая, Урожайная ЦГЛ, Фейерверк, Холидей;
• комплексной устойчивости к болезням и вредителям: Витязь, Кент, Мос ковская Юбилейная, Осокорянка, Фейерверк, Руяна, Холидей;
• совокупности высоких уровней морфоструктурных компонентов продук тивности: Троицкая, Кент, Огонек (К), Урожайная ЦГЛ, Осокорянка;
• крупноплодности: Кент, Огонек (К), Осокорянка, Орлец, Троицкая, Уро жайная ЦГЛ, Фейерверк;
• высоких десертных качеств плодов: Талка, Даренка, Гренада, Орлец, Мос ковская Юбилейная, Осокорянка, Найдена Добрая, Фестивальная (К), Огонек (К);
• повышенного содержания антоцианов и аскорбиновой кислоты — поливи таминные сорта: Гренада, Московская Юбилейная, Осокорянка, Орлец, Урожай ная ЦГЛ, Фейерверк;
• высокой и стабильной урожайности: Троицкая, Кент, Огонек (К), Урожай ная ЦГЛ, Витязь, Гренада, Найдена Добрая.
2. Для производственного возделывания в условиях лесного Предуралья ре комендуются сорта с комплексом хозяйственно ценных признаков: Троицкая, Кент, Урожайная ЦГЛ, Витязь, Гренада.
3. Сортимент для фермерского и любительского садоводства включает крупноплодные сорта с высокими вкусовыми и технологическими качествами плодов: Орлец, Московская Юбилейная, Осокорянка, Найдена Добрая, Фейер верк, Холидей, Руяна.
Список опубликованных работ по теме диссертации 1. Галиулина, А. А. Биохимическая оценка плодов новых сортов земляники в условиях Башкирского Предуралья / А. А. Галиулина // Современные информа ционные технологии в науке, образовании и практике : материалы VIII всерос.
науч.-практ. конф. — Оренбург : ИПК ГОУ ОГУ, 2009. — С. 334—338.
2. Галиулина, А. А. Влияние регуляторов роста растений на рост и развитие земляники / А. А. Галиулина // Вестн. Оренб. гос. ун-та. — Оренбург, 2008. — № 87. — С. 11—13. (Перечень ВАК) 3. Галиулина, А. А. Воздействие стимуляторов роста растений на всхожесть семян земляники / А. А. Галиулина // Биоразнообразие и биоресурсы Урала и со предельных территорий : материалы IV Междунар. конф. ОПГУ. — Оренбург, 2008. — С. 30—32.
4. Галиулина, А. А. Восстановительная способность и фотосинтетическая активность листьев сортов земляники садовой в условиях северо-западной части Башкортостана / А. А. Галиулина // Вестн. Оренб. гос. ун-та. — Оренбург, 2009. — № 4(98). — С. 104—106. (Перечень ВАК) 5. Галиулина, А. А. Краткая история и современное состояние Fragaria ananassa Duch в Башкортостане / А. А. Галиулина // Актуальные проблемы со временной науки и образования : материалы Всерос. науч.-практ. конф. — Уфа :
РИЦ БашГУ, 2010. — С. 527—531.
6. Галиулина, А. А. Оценка устойчивости интродуцированных сортов зем ляники садовой к болезням и вредителям в условиях северо-западной части Баш кирии / А. А. Галиулина // Первые Междунар. Беккеровские чтения : материалы науч.-практ. конф. — Волгоград, 2010. — С. 45—47.
7. Галиулина, А. А. Предварительная оценка новых сортов земляники садо вой в условиях северо-западной части Башкортостана / А. А. Галиулина // Мно гопрофильный университет как региональный центр образования и науки : мате риалы Всерос. науч.-практ. конф. — Оренбург : ИПК ГОУ ОГУ, 2009. — С. 1567—1574.
8. Галиулина, А. А. Сравнительный анализ активности корневой системы и общего состояния растений сортов земляники садовой в условиях северо западной части Башкирского Предуралья / А. А. Галиулина // Наука и образова ние: исследования молодых ученых : сб. статей аспирантов ОГПУ. — Оренбург, 2009. — С. 165—168.
9. Галиулина, А. А. Устойчивость сортов земляники к болезням и вредите лям в условиях Башкирского Предуралья / А. А. Галиулина // Вестн. Оренб. гос.
ун-та. — Оренбург, 2009. — № 10 (104). — С. 96—99. (Перечень ВАК) 10. Галиулина А. А. Устойчивость сортов Fragaria ananassa Duch к нега тивным факторам среды в условиях Башкирского Предуралья / А. А. Галиулина // Известия Оренб. гос. аграрного ун-та. — Оренбург, 2010. — № 2 (26). — С. 202— 204. (Перечень ВАК) 11. Галиулина, А. А. Фенологические особенности сортов земляники в ус ловиях северо-западной части Башкортостана / А. А. Галиулина // Актуальные проблемы размножения садовых культур и пути их решения : материалы Между нар. науч.-метод. дистанц. конф. / ГНУ ВНИИС им. И. В. Мичурина, Россельхо закадемия. — Мичуринск, 2010. — С. 70—76.
Подписано в печать 17.05.2011 г. Усл. печ. л. 1,2. Тираж 100 экз.
ГОУ ВПО «Оренбургский государственный педагогический университет» 460844, г. Оренбург, ул. Советская,