Оценка влияния затеняющих защитных сеток на цвет ягод и фотосинтетическую активность листьев земляники садовой

Funding : this work was supported by the Ministry of Education and Science of the Russian Federation under a State Assignment to the I.V. Michurin FRC. Measurements were conducted using equipment from the I.V. Michurin FRC and the Center for Shared Use of Scientific Equipment at Michurin State Agrarian University.

Введение. Земляника садовая имеет существенную экономическую значимость среди ягодных культур, выращиваемых в России, что связано с высоким покупательским спросом на первые ягоды в сезоне, а также с их пищевой и антиоксидантной ценностью и благотворным влиянием на здоровье человека [1–4]. В последние годы повсеместно наблюдаются периоды с экстремально высокими температурами воздуха и повышенной интенсивностью ФАР и ультрафиолетового излучения, которые в сочетании с суховейным ветром приводят к торможению процессов роста и развития растений [5–6]. Тепловые повреждения влияют на урожайность земляники садовой не только в течение текущего вегетационного периода, но и следующего сезона, поскольку процессы морфогенеза зависят от температурных условий [7]. Избыточная освещенность и высокая температура приводят к развитию солнечных ожогов – физиологическому расстройству в виде повреждения эпидермиса плодов и нижележащих тканей, что сни- жает выход товарных плодов и приводит к существенным экономическим потерям для производителей [8]. В связи с этим в садоводстве для защиты растений от избыточного солнечного излучения, града, сильного ветра все чаще используют противоградовые и затеняющие сетки [9, 10]. Защитные сетки в первую очередь уменьшают количество падающего на растения света, а при использовании цветных сеток изменяется и его спектральный состав. Также защитная сетка снижает скорость ветра и поэтому может влиять на температуру и влажность воздуха и почвы. Известны работы, показывающие, что длительное использование сеток с высокой степенью затенения уменьшает урожайность плодов [11–13]. Это обусловлено снижением суммарной освещенности, тем большим, чем плотнее сетка и выше доля пасмурных дней. В связи с этим обсуждается вопрос эффективности использования затеняющих сеток на плантациях земляники садовой для сортов с длительным плодоношением.

Цель исследования – изучить влияние защитных сеток черного и светло-салатового цвета на микроклимат, цвет плодов и фотосинтетическую активность листьев земляники садовой фо-тонейтрального дня (сорт Мурано) в условиях открытого грунта умеренно континентального климата.

Задачи: определение светопропускной способности сеток, общей освещенности, температуры и влажности в открытом грунте и под укрытиями; анализ изменения цвета ягод и фотосинтетической активности листьев в контрольных и опытных вариантах; оценка веса плодов и содержания в них сухих веществ.

Объекты и методы. Исследование проводили в вегетационный сезон 2023 г. на экспериментальном участке ФГБНУ «Федеральный научный центр им. И.В. Мичурина» (Мичуринск, Тамбовская обл.) с растениями земляники садовой ( Fragaria × ananassa Duch.) сорта Murano, посаженных рассадой «фриго» весной текущего года. Это сорт фотонейтрального дня, имеет несколько периодов плодоношения за один сезон и по результатам технологического изучения рекомендован для возделывания и производства плодов высокого товарного качества (рис. 1) [14].

Рис. 1. Плоды земляники садовой сорта Мурано фотонейтрального дня Strawberry fruits of the Murano photoneutral day variety

Растения земляники садовой выращивали на грядах, замульчированных серебристой на черном пленкой плотностью 40 мк (Испания) и сориентированных с севера на юг. Почва на опытном участке характеризуется как чернозем обыкновенный, сильно выщелоченный суглинистый, тяжелого гранулометрического состава. Полив и питание комплексными минеральными удобрениями насаждений проводили по одной схеме для всех вариантов в течение вегетационного сезона и осуществляли с помощью капельных линий «Гидролайф» и специального оборудования для фертигации.

По данным Тамбовского ЦГМС – филиала ФГБУ «Центрально-Черноземное УГМС», летний период вегетационного сезона 2023 г. характеризовался в целом как умеренно теплый и отличался более высокими температурами по сравнению со среднемноголетними значениями только в первой декаде июля (на 2,0 °С) и вто- рой и третьей декадах августа (на 4,6 °С). В целом шесть декад лета были прохладные, с пониженным температурным фоном на 0,1–3,7 °С. Но наряду с этим отмечались периоды с очень высокими максимальными температурами в июне (27,1–28,4 °С), июле (27,9–32,2 °С) и особенно августе (26,6–32,8 °С). Также следует отметить нерегулярное и недостаточное выпадение осадков во второй и третьей декадах июня (47–72 % от среднедекадной нормы), июля (48–31 %) и с первой по третью декадах августа (62–12 %) соответственно. Относительная влажность воздуха имела показатели несколько ниже по сравнению со среднемноголетними значениями за период с июня по сентябрь – на 1,6– 23,0 %.

В исследованиях применяли два вида сеток: черную (ЧС) и светло-салатовую (ССС), которые были установлены на дугах на высоте 70 см над растениями с 8 августа по 7 сентября

(рис. 2). Этот период характеризовался как наиболее жаркий, солнечный и сухой за вегетационный сезон 2023 г. Черная сетка (ЧС) Carbolux и светло-салатовая сетка (ССС) Maxilux (Helios, Италия) c ячейками 2,8 × 8,0 мм изготовлены из светостабилизированного по- лиэтиленового моноволокна высокой плотности диаметром 0,32 мм. Тип плетения и цвет волокна: плетение «английское качество», черный цвет волокна у ЧС; плетение Leno Weave, комбинация волокон прозрачного и светло-зеленого цвета у ССС.

Рис. 2. Установленные защитные сетки над растениями земляники садовой (слева – черная, справа – светло-салатовая)

Protective nets installed over strawberry plants (left – black, right – light green)

Оценку светопропускной способности сеток в спектральных областях ФАР и УФ осуществляли с помощью спектрофотометра «ТКА-Спектр (ФАР)» (Санкт-Петербург, Россия) и УФИ-радиометра «ТКА-ПКМ-06» (Санкт-Петербург, Россия) на расстоянии 0,3 м от навеса (на уровне средней высоты растений) в полдень солнечного дня.

Общую освещенность, температуру и влажность воздуха измеряли УФИ-радиометром «ТКА-ПКМ-06» (Санкт-Петербург, Россия).

Растворимые сухие вещества в плодах оценивали с помощью портативного рефрактометра марки PAL-1BLT/A+W (ATAGO, Япония).

Для оценки цвета ягод использовали портативный спектроколориметр CM700d/600d (Konica Minolta, Япония). Определяли координаты цветности La*b*, где L* – светлота, a* – цветность по оси от зеленого (-100) до красного (+100), b* – цветность по оси от синего (-100) до желтого (+100). Также дополнительно рассчитывали угол цветового оттенка Н = arctan(b*/a*) и цветовую насыщенность C*ab = [(a*)2 + (b*)2]1/2. Были измерены значения цвета на 20 плодах типичного для данного сорта размера на наиболее окрашенной стороне – по 1 замеру на плод.

О фотосинтетической активности листьев судили по параметрам медленной индукции флуоресценции хлорофилла (МИФХ), возбуждаемой на длине волны 465 нм и регистрируемой в течение 60 с в диапазоне длин волн 680– 760 нм. Для измерений использовали здоровые листья без каких-либо дефектов, выбирая зоны между крупными жилками. После часовой темновой адаптации листьев с помощью портативного хлорофилл-флуориметра LPT-3R (Россия), регистрировали максимальный (Fm) и стационарный (F T ) уровни флуоресценции и рассчитывали показатель удельной фотосинтетической активности Y [54, 16]:

Y = (Fm – F T )/ Fm .

Различия между вариантами оценивали с помощью дисперсионного анализа, статистическая значимость была проверена для P = 0,05.

В таблицах и графиках данные представлены как средние арифметические значения и их стандартные ошибки по результатам обработки от 8 до 20 повторностей на вариант в зависимости от типа измерений. Обработку данных проводили с помощью программы MS Excel. Достоверность различий оценивали по критерию Стьюдента для Р < 0,05.

Результаты и их обсуждение. Абсолютные значения солнечной радиации, зарегистрированные в период проведения эксперимента в полдень безоблачного дня, показали значения ФАР (400–700 нм) на уровне 360–480 мкмоль·м–2·с–1. В пасмурные дни максимальные значения колебались в пределах 70–180 мкмоль·м–2·с–1. В обоих случаях зарегистрированные значения были существенно ниже точки светового насыщения фотосинтеза, которое для земляники садовой при оптимальных температурах и концентрации CO2 составляет 1000–1400 мкмоль·м–2·с–1 (~495– 690 Вт/м–2) [17]. Коэффициенты светопропуска-ния сетей, рассчитанные как отношение интенсивности прошедшего сквозь сети света к падающему, определяли для 5 спектральных диапазонов солнечного излучения: ультрафиолетового – УФИ А+В (280–400 нм); синего (400–500); зеленого (500–600); красного (600–700); дальнекрасного (700–790 нм) (табл. 1). Анализ данных показывает, что ни черная, ни светло-салатовая сетки не изменяют спектральные характеристики солнечного излучения, а лишь несколько уменьшают его интенсивность: черная – на 20–21 %, а светло-салатовая – на 11–12 % во всех диапазонах ФАР и УФ. И только в дальне-красном диапазоне обе сетки имеют примерно одинаковый коэффициент светопропускания – 75–77 %.

Таблица 1

Тип сети	Спектральный диапазон
	УФИ А+В (280–400 нм)	Синий (400–500 нм)	Зеленый (500–600 нм)	Красный (600–700 нм)	Дальне-красный (700–790 нм)
Черная	79,55±0,82	79,29±0,75	79,27±0,873	79,16±0,78	77,05±0,94
Светло-салатовая	88,13±1,45	88,37±1,15	88,24±1,07	89,00±2,62	75,49±2,64

Коэффициенты светопропускания затеняющих сетей, %

Light transmission coefficients of shading networks, %

Тем не менее даже такое незначительное снижение освещенности повлияло на фотосинтез растений земляники (рис. 3). Уже через 15 сут после установления сетей удельная фотосинте- тическая активность листьев ненамного, но уменьшилась: в варианте ЧС – на 3,9 % и в варианте ССС – на 2,4 %.

Рис. 3. Удельная фотосинтетическая активность листьев земляники сорта Мурано в зависимости от типа защитной сети и длительности укрытия Specific photosynthetic activity of strawberry leaves of Murano variety depending on the type of protective net and the duration of the shelter

Достоверность различий по сравнению с контрольными растениями, произрастающими на солнце, составила соответственно 0,88 и 0,82. Через 30 сут эти различия подтвердились и закрепились с увеличением достоверности за счет как изменения абсолютных значений, так и снижения вариабельности данных в группе опытных растений под сетками. Как и следовало ожидать, наиболее ярко проявляется негативное влияние черной сети, у которой выше коэффициент ослабления солнечного излучения. Через месяц вегетации активность фотосинте-

Таблица 2

Влияние защитных сеток на освещенность, температуру и влажность воздуха The effect of protective nets on illumination, temperature and humidity

тических процессов у земляники под данной сетью снизилась почти на 5 % с высокой достоверностью различий по сравнению с контролем (0,98).

Влияние сеток на освещенность, температуру и влажность

Данные о влиянии сеток на освещенность (Е), температуру (t) и влажность (RH) воздуха над пологом насаждений земляники садовой представлены в таблице 2. Измерения проводили в 8 часов утра и в полдень.

Вариант опыта	8 часов, 18.08.2023 (переменная облачность)			12 часов, 18.08.2023 (переменная облачность)
	E, Клк	t, °С	RH, %	E, Клк	t, °С	RH, %
Контроль	38,82±2,6	28,1±0,26	61,3±0,77	77,45±5,12	39,8±0,26	34,90±0,72
ЧС	29,83±5,3	29,88±0,27	57,45±1,17	59,48±5,0	39,03±0,47	39,80±1,32
ССС	34,94±3,2	28,97±0,095	57,1±0,70	70,22±2,4	34,22±0,93	47,33±2,67

Температура утром в опытных насаждениях была примерно на 1–2 градуса выше, чем в контроле, при меньшей влажности (на 4 %). В полдень, наоборот, под сетями несколько прохладнее, чем в контроле, при существенном приросте влажности за счет транспирации (на 5–6 %), которая задерживается сетью. При этом эффект поддержания более комфортной температуры и влажности наиболее сильно выражен в насаждениях земляники, растущей под светлосалатовой сетью.

Влияние сеток на цвет плодов

Анализ цвета плодов земляники проводили через 38 сут после установки сетей (13 сентября). Практически все оцениваемые параметры для контроля цвета идентичны у всех вариантов опыта (табл. 3). Достоверность различий несущественная (менее 0,8), что позволяет говорить о том, что снижение освещенности под сетками, вызывающее некоторое ослабление фотосинтетической активности листьев, не привело к значительной модификации окраски ягод. Известно, что биосинтез антоцианов (в частности пеларгонидина-3-глюкозида, определяющего красный оттенок плодов) в первую очередь зависит от доступности углеводов, синтез которых, в свою очередь, определяется освещенностью, температурой и концентрацией углекислого газа [18]. Небольшое (менее 5 %) снижение удельной фотосинтетической активности, по всей видимости, или компенсируется достаточной площадью листьев, или не является лимитирующим. Незначительное, хотя и достоверное (Р > 0,92) влияние черной сети на изменение окраски плодов можно выявить только по показателю Н (угол цветового оттенка), который на 6,5 % выше, чем у плодов, собранных на контрольных участках или под светло-салатовой сетью. Более высокие значения Н говорят о меньшей зрелости плодов. Но такие различия недоступны для глазомерной оценки, и визуально их обнаружить невозможно.

Таблица 3

Параметры цвета плодов земляники садовой, собранных через 38 суток после установки защитных сетей

Color parameters of strawberry fruits harvested 38 days after installation of protective nets

Вариант опыта	L*	а*	b*	H, радиан	C* ab
Контроль	36,72±0,88	40,11±0,732	24,54±0,898	0,60±0,014	47,1±0,88
Черная сетка	34,47±0,59	40,76±0,58	25,64±0,98	0,64±0,014	48,25±0,75
Светло-салатовая сетка	35,17±0,62	40,77±1,23	24,46±1,13	0,60±0,018	47,71±1,22

Одним из основных критериев коммерческой целесообразности применения новых технологических приемов при возделывании земляники садовой является продуктивность растений и качество плодов (табл. 4). Анализ полученных данных опыта на все даты сбора выявил, что наличие защитных сетей повлияло на продуктивность растений земляники садовой. Однако существенное различие по этому показателю установлено только в двух вариантах – при созревании 9 и 13 сентября – 121,4–124,3 и 129,2– 124,9 % соответственно, а также 10 августа в варианте со светло-салатовой сеткой (134,9 %).

Данные по содержанию сухих веществ в плодах земляники, которые сформировались с применением защитных сетей, показали, что по всем датам созревания плодов выделяется вариант с использованием светло-салатовой сетки (от 8,3 до 11,0 Брикс), однако существенность различий выявлена только 13 сентября как со светло-салатовой сеткой (117,0 %), так и с черной (118,4 %).

В результате проведенных экспериментов не установлено существенного влияния применения защитных сеток различных цветов на массу плодов, показатели которой были несколько выше контроля или на уровне контроля (табл. 4).

Таблица 4

Продуктивность растений и качество плодов земляники садовой при применении защитных сеток на сорте Мурано

Plant productivity and fruit quality of garden strawberries when using protective nets on the Murano variety

Вариант	Дата сбора плодов и проведения измерений
	10 августа (2 дня после установки сетей)			23 августа (15 дней после установки сетей)			9 сентября (32 дня после установки сетей)			13 сентября (6 дней после снятия сетей)
	ф s ф 1— о Q. О' ф ш	1_____ cf О К аз о о	os' со о « о ^ ^ £ Q Ф Ш X О	ф ф го ф ш	1_____ cf О аз о о	os' со 1— о « о ф ш X О	ф ф о го ф ш	1_____ cf О аз о о	os' со 1— о « о ^ ф ш X О	ф ф о го ф ш	1_____ cf О аз о о	os' со 1— о ф о ф ш X О
Контроль	104,1	17,0	8,2	231,6	13,5	7,9	207,5	12,1	9,6	197,5	13,8	9,4
СС сетка	140,4	17,4	8,3	227,7	14,3	9,6	251,8	12,8	10,7	255,1	13,6	11,0
Черная сетка	117,1	16,9	7,7	257,9	13,3	8,5	257,9	12,5	8,4	246,7	15,2	11,1
НСР 05	24,55	Fф < Fst	Fф < Fst	Fф < Fst	Fф < Fst	Fф < Fst	20,70	Fф < Fst	Fф < Fst	18,36	Fф < Fst	0,60

Заключение. Опыт кратковременного использования (в период с 8 августа по 7 сентября 2022 г.) защитных сетей черного и светло-салатового цвета с коэффициентами поглощения солнечного излучения 21 и 12 % соответственно (без изменения его спектральных свойств) на плантациях земляники садовой сорта Мурано показал, что они не оказали существенного влияния на микроклимат и цвет плодов. Незначительное ослабление фотосинтетической активности листьев земляники, произрастающих под сетями, по сравнению с контрольными растениями объясняется снижением уровня солнечного излучения. Но оно не оказывает сущес- твенного влияния на окраску, урожайность и качество плодов. В сложившихся на период проведения эксперимента климатических условиях более благоприятно сказалось применение светло-салатовой защитной сетки с коэффициентом поглощения солнечного излучения не более 12 %. Таким образом, в климатических условиях ЦЧО кратковременное использование защитных сетей с коэффициентом поглощения солнечного излучения 10–24 % (без модификации спектрального состава проходящего света) не оказывает неблагоприятного воздействия на жизнедеятельность растений земляники фото-нейтрального дня.