Проявление селекционных признаков томата на разных типах малообъемной технологии

Оригинальные статьи / Originalarticles

В настоящее время большую популярность завоевала малообъемная гидропоника, под которой заняты большие площади за рубежом [1]. Ценность данной технологии как перспективного способа выращивания сельскохозяйственных культур заключается в значительном увеличении урожайности культуры и качества плодов. А за счет оптимизации расхода воды и удобрений производство продукции становится более экономичным и экологичным.Управление ростом растений происходит путем изменения состава питательного раствора,заданный режим питания и значение рН поддерживаются автоматически. Условия выращивания и питания растений максимально выравниваются, и физиологические процессы в растениях протекают интенсивнее [1, 2, 3, 4, 5]. Возникает уникальная возможность точного прогнозирования и управления урожаем [5]. Применение химических средств защиты растений сводится к минимуму: отсутствуют сорняки и болезни,в механизме передачи которых участвует почва [2].

Методом гидропоники выращивают не только зеленные, но и основные коммерческие овощные культуры, в т.ч. томаты. Как в России, так и за рубежом проводится исследовательская и селекционная работа с культурой томата для гидропоники. Особое внимание уделяется вопросу урожайности томата – это сложный показатель, зависящий от совокупности факторов.

Целью данной работы является сравнительное испытание экспериментальных гибридов томата F 1 в условиях двух разных типов малообъемной технологии (МВТУ «Фитопирамида», технология выращивания в матах с капельным поливом). Результаты исследования позволят отобрать перспективные гибриды томата F 1 для каждой технологии, установить возможность тестирования селекционного материала в условиях одной технологии при ведении селекционной работы для другой технологии по итогам корреляционного анализа полученных данных.

Материалы и методы

Исследования были выполнены в 2021 году в Московской области (III световая зона). Было проведено испытание 9 новых гибридов томата F 1 индетерми-нантного типа роста, полученных во ВНИИО – филиал ФГБНУ ФНЦО в 2020 году методом гибридизации отобранных родительских линий для селекции томата на пригодность для выращивания по малообъемной технологии.

Опытные растения выращивали в поликарбонатной необогреваемой теплице «Фитопирамида», оборудованной многоярусными вегетационными трубными установками (весенне-летний оборот) и в обогреваемой поликарбонатной теплице тепличного комплекса «Ришель» (ФГБНУ ФНЦО) с малообъемной технологией (продленный оборот). Посев семян, пикировка рассады, посадка и ликвидация растений томата проводились в следующие сроки (табл. 1).

Таблица 1. Сроки проведения исследований, 2021 год Table 1. Dates of research, 2021

Технология	Посев	Пикировка	Высадка на постоянное место	Ликвидация
В матах	14.01.2021	27.01.2021	03.03.2021	01.10.2021
«Фитопирамида»	12.04.2021	без пикировки	11.05.2021	09.08.2021 (черри) 16.08.2021 (крупнопл.)

Ученые разных стран установили, что уровень урожайности томата при выращивании методом гидропоники зависит в т.ч. от используемого субстрата [2, 6, 7, 8]; состава питательного раствора [9, 10]; плотности посадки и числа стеблей на растении [11]. Особый интерес у фермеров вызывает многоярусная гидропоника, позволяющая получать урожайность томатов от 100 кг/м2 в год благодаря высокой плотности посадки растений [12, 13]. Погодные условия вегетационного периода – еще один из значимых факторов, который отличается высокой изменчивостью и сложностью управления.

Урожайность томата при выращивании методом гидропоники в значительной степени зависит и от генотипа. Сорта и гибриды томата при одних и тех же условиях показывают разные результаты по урожайности и качеству плодов [14, 15, 16, 17].

В связи с этим возникает необходимость создания специализированных сортов и гибридов томата F 1 , адаптированных к условиям малообъемной гидропоники, отличающихся раннеспелостью, высокой урожайностью, хорошими вкусовыми качествами, высоким содержанием сахаров, а также устойчивостью к наиболее вредоносным болезням томата в защищенном грунте.

«Фитопирамида» («ФП») – это установка для многоярусного выращивания растений бессубстратным, аэроводным способом. Представляет собой каркас, на котором на нескольких ярусах размещены вегетационные трубы (рис. 1). В вегетационные трубы по определенной программе подается питательный раствор, при этом происходит периодическое подтопление корневой системы растения, и оно получает полноценное минеральное питание. При циклическом понижении уровня питательного раствора растение получает корневое воздушное питание [12]. Уход за растениями включал формирование (путем регулярного пасынкования), удаление листьев (или части листовой пластинки), подвязывание, внекорневые подкормки. Растения формировали в один стебель, до 3-х кистей с удалением точки роста. Растения выращивали на 4-х ярусах, на 1 установке 176 растений, плотность посадки растений на установках – 23,8 раст./м2. Данная технология отличается специфическими условиями выращивания: повышенная концентрация минеральных солей в питательном растворе, высокая плотность посадки на установках, различие в освещенности ярусов.

Технология выращивания томата в продленной культуре в условиях малообъемной технологии («МТ»)

Рис.1.Растения томата на МВТУ «Фитопирамида» (слева)и на малообъемной технологии в матах (справа) в начале вегетации,2021 год

общепринятая. Опытные растения выращивали в матах размером 20×100 см для трех растений (рис. 1). Субстрат состоит из 100 % верхового сфагнового торфа с добавлением известковых материалов и минеральных удобрений. Полив и питание растений осуществляется через капельную систему. Растения формировали в один стебель, удаляя все пасынки. За 45 сут. до ликвидации культуры у растений удаляли точку роста. Плотность посадки составила 2,8 раст./м2.

В течение вегетационного периода проводили фенологические наблюдения – расчет межфазных периодов «всходы – начало цветения» («В-НЦ») и «всходы – начало созревания» («В-НС»), учет общей урожайности (за весь период плодоношения), средней массы плода, содержание растворимого сухого вещества (рефрактометрическим методом), оценку вкусовых качеств плодов томата. Оценку морфологических признаков растений проводили согласно Методике проведения испытаний на отличимость, однородность и стабильность (RTG/0044/3) [18].

Статистический анализ данных выполняли с помощью пакета анализа E xcel. Использовали общую классификацию корреляционных связей, предложенную в работе Э.В. Ивантера и А.В. Коросова [19].

Результаты и их обсуждение

Продолжительность периодов «всходы – начало цветения» и «всходы – начало созревания» у гибридов томата F 1 сильно отличались в зависимости от технологии выращивания (табл. 2). В условиях МВТУ

Таблица 2. Результаты фенологических наблюдений у гибридов томата F 1 при выращивании в условиях 2-х технологий, 2021 год Table 2. Results of phenological observations of F 1 tomato hybrids grown under 2 technologies, 2021

№ п/п	Селекц. №	Группа	Период «В-НЦ», сут.		Период «В-НС», сут.
			ФП	МТ	ФП	МТ
1	Га62(2)	кистевой	39	62	85	128
2	Га18	крупноплодный	39	61	87	126
3	Га21	крупноплодный	38	63	85	124
4	Га27а	крупноплодный	37	62	83	121
5	Га46	крупноплодный	39	61	83	126
6	Га59	крупноплодный	37	62	86	128
7	Га78	крупноплодный	37	61	85	143
8	Га101(2)	черри	34	55	71	117
9	Га100	черри	33	64	76	118
Среднее			37,0	61,2	82,3	125,7
НСР05 (крупноплодные)			0,09	0,07	0,35	4,52
НСР 05 (черри)			3,35	9,18	5,77	2,35
0,23					0,62

«Фитопирамида» растения томата быстрее вступали в фазы цветения и плодоношения – в среднем на 24,2 и 43,4 сут. соответственно. Минимальный период «В-НС» отмечен у гибрида черри Га101(2) – 71 и 117 сут. в условиях «Фитопирамиды» и при выращивании в матах соответственно.

Средняя положительная корреляция (r=0,62) характерна для признака «всходы – начало созревания», признак «всходы – начало цветения» коррелирует слабо (r=0,23).

Объяснением факта ускорения прохождения фенофаз у томата в условиях технологии «Фитопирамида» могут быть: значительное увеличение солнечной радиации в весенне-летний период по сравнению с зимним; отсутствие приема пикировки сеянцев, который в некоторой степени снижает скорость их развития вследствие их адаптации к новым условиям; особенности питания растений (режим питания, состав питательного раствора).

Следует также отметить, что в условиях «Фитопирамиды» растения быстрее проходят все фазы развития и вступают в плодоношение раньше по сравнению и с традиционной технологией в пленочных грунтовых теплицах в весенне-летнем обороте при соблюдении одинаковых сроков посева семян [20, 21]. Таким образом, продолжительность межфазных периодов определенно зависит от технологии выращивания.

Урожайность и качество плодов у гибридов томата при выращивании в условиях 2-х технологий также сильно отличались. У всех гибридов независимо от массы плода (черри, кистевой, крупноплодный) урожайность в условиях «Фитопирамиды» была существенно выше по сравнению с технологией выращивания в матах (табл. 3), в среднем на 12,4 кг/м2. Разница в урожайности во многом объясняется плотностью посадки, которая на «Фитопирамидах» значительно больше. Растения дружно и в краткие сроки отдают урожай, соответственно, период плодоношения (сбора урожая) намного короче и составляет 1 мес. Это дает возможность проводить несколько культурооборотов в год и получать максимальную прибыль с площади теплицы.

В условиях технологии «Фитопирамида» лучший результат по урожайности показали кистевой гибрид Га62(2) – 34,6 кг/м2 (масса плода 113 г) и крупноплодный гибрид Га21– 34,2 кг/м2 (масса плода 186 г). На малообъемной технологии в матах наибольшую урожайность показал гибрид Га27а – 16,7 кг/м2 (масса плода 200 г).

Средняя масса плода у кистевого и 5-ти крупноплодных гибридов томата была больше при выращивании в матах. Наибольшая разница отмечена у гибрида Га59 – 61 г. Наиболее крупные плоды средней массой 200 г дал гибрид Га27а. Различие у гибридов по массе плода в зависимости от технологии выращивания указывает на то, что гибриды по-разному отзываются на систему питания.

От технологии выращивания зависит и содержание растворимого сухого вещества в плодах томата, что, в свою очередь, влияет на их вкусовые качества. Результаты исследований показали, что в условиях «Фитопирамиды» плоды накапливают меньше растворимого сухого вещества в среднем на 2,1%. При выращивании в матах содержание растворимого сухого вещества в плодах достигает 9,7% у черри (Га101(2) и 7,0% у крупноплодных гибридов (Га59), а плоды отличаются более ярким, насыщенным вкусом с преобладанием сладости.

Тесная положительная корреляция выявлена между оценками признаков «средняя масса плода» (r=0,93) и

Таблица 3. Урожайность и качество плодов гибридов томата F 1 при выращивании в условиях 2-х технологий, 2021 год Table 3. Yield and fruit quality of F 1 tomato hybrids grown under 2 technologies, 2021

№ п/п	Селекц. №	Урожайность, кг/м2		Средняя масса плода, г		Растворимое сухое вещество, %
		ФП	МТ	ФП	МТ	ФП	МТ
1	Га62(2)	34,6	12,4	113	158	3,5	5,0
2	Га18	26,0	12,5	151	159	4,2	4,5
3	Га21	34,2	11,3	186	170	3,2	5,5
4	Га27а	26,2	16,7	150	200	3,4	5,2
5	Га46	24,0	13,1	149	164	3,2	4,7
6	Га59	21,0	10,7	129	190	3,6	7,0
7	Га78	23,9	12,1	145	169	4,0	6,0
8	Га101(2)	13,9	7,3	14	13	5,5	9,7
9	Га100	10,5	7,1	9	11	6,9	8,9
Среднее		23,8	11,4	116,0	137,0	4,2	6,3
НСР05 (крупноплодные)		2,86	1,81	12,78	15,05	0,36	0,79
НСР 05 (черри)		3,60	5,27	3,77	2,88	2,32	2,29
Коэффициент корреляции (r)		0,66		0,93		0,81

Рис.2.Гибрид томата Га21 в пленочной грунтовой теплице,

2022 год (слева)и на МВТУ «Фитопирамида»,2021 год (справа)

«содержание растворимого сухого вещества» (r=0,81). Для признака «урожайность» характерна средняя корреляция (r=0,66).

Один из выделившихся образцов, гибрид Га21, был передан на регистрацию в Госсорткомиссию под названием Гарантик F 1 для оценки и включения в Государственный реестр селекционных достижений. Индетерминантный крупноплодный гибрид Га21 (рис. 2) прошел испытания в условиях малообъемной и традиционной технологии и показал в 2021 г. высокий результат по урожайности на МВТУ «Фитопирамида» (34,2 кг/м²) и в пленочной грунтовой теплице (14,8 кг/м2). Ценность данного гибрида также обусловлена групповой устойчивостью к болезням: вирусу мозаики томата, фузариозному увяданию, кладоспориозу, вертициллезу. Устойчивость к болезням определяли методом ПЦР-анализа (идентификация генов Tm-2², I2, Cf-19, Ve1, Ve2 ). Были использованы стандартные методики, применяемые в молекулярной биологии (выделение ДНК, ПЦР, электрофорез в агарозном геле), оптимизированные для данного исследования. Оценку устойчивости к кладоспориозу (C. fulvum) проводили также на многолетнем инфекционном фоне согласно методике, модифицированной ВНИИССОК [22].

Заключение

Проведенные исследования показали, что продолжительность межфазных периодов, уровень урожайности и качество плодов зависят от технологии выращивания. Согласно полученным данным, в условиях МВТУ «Фитопирамида» все исследуемые гибриды томата F1 быстрее вступают в плодоношение и дают больший урожай по сравнению с технологией выращивания в матах, но уступают по средней массе плода, содержанию растворимого сухого вещества и вкусовым качествам. В качестве перспективных гибридов томата для технологии «Фитопирамида» были определены кистевой гибрид Га62(2) (34,6 кг/м2) и крупноплодный гибрид Га21 (34,2 кг/м2), переданный на регистрацию в Госсорткомиссию. На малообъемной технологии в матах лучший результат показал гибрид Га27а – 16,7 кг/м2.

По итогам испытаний в условиях 2-х технологий наивысшую оценку получили разные гибриды томата, что указывает на специфику технологии, в частности на состав используемого питательного раствора, который играет огромную роль при выращивании растений методом гидропоники.

Для изучения возможности проведения части селекционного процесса (испытания новых гибридных комбинаций) в условиях наиболее распространенной и доступной малообъемной технологии в матах при селекции томата для «Фитопирамиды» был проведен корреляционный анализ. Была выявлена сильная корреляционная связь между оценками признаков «средняя масса плода» (r=0,93) и «содержание растворимого сухого вещества» (r=0,81) и средняя – между оценками признаков «всходы – начало созревания» (r=0,62) и «урожайность» (r=0,66). Следовательно, по перечисленным признакам с сильной корреляционной связью между оценками в двух условиях выращивания мы можем проводить предварительные отборы в условиях малообъемной технологии в матах. Для наиболее достоверной оценки и точного отбора наиболее перспективных гибридов томата для «Фитопирамиды» требуется их испытание на гидропонных установках.

Об авторе:

Aboutthe author:

Anastasia S. Eroshevskaya – Junior Researcher, ,