Семеноводство сортов томата, предназначенных для многоярусных гидропонных конструкций

УДК 635.64:631.531.02:631.589.2

Relevance. Vegetable seed production is a key step in using of new varieties/hybrids in agriculture. The main problem of vegetable seed production is the negative effect of environment to the seed productivity of plants and seeds quality. Usually, vegetable seeds produce in greenhouses in Russia, but special greenhouses are necessary for the obtaining of qualitative seeds. Possibilities different types of greenhouses for seed production of new special tomato varieties for multi circle hydroponics have been studied at this paper.

Materials and methods. Materials of study: plants, fruits and seeds of two new tomato varieties Natasha and Timosha. Influence type of plants cultivation on the yield, plant productivity, the middle mass of the fruit and seeds quality have been studied at the two factorial experiment, which has been carried out with help of random repetitions method with 4 repeats. Seed quality has been evaluated by GOST 32 592-2013. Experimental data have been calculated with dispersion analysis by B.A. Dospekhov (1985).

Results. It has been established, that the environment of “Rishel” greenhouse (France firm “Rishel”) with polycarbonate cover is optimal for the seed production of new tomato varieties Natasha and Timosha for multi circle hydroponics. The productivity and the yield of seed’s plants were significantly higher in “Rishel” greenhouse, than in the usual greenhouse. The middle mass of one fruit at the plant was significantly higher too. The quality of seeds was in accordance to GOST 32 592-2013 for qualitative tomato seeds (2014). Keywords: seed production, tomato, multi circle hydroponics.

С еменоводство овощных культур является ключевым этапом внедрения новых сортов/гибридов в производство. На этом этапе селекционеры сталкиваются с рядом проблем, обусловленных негативным влиянием условий внешней среды на семенную продуктивность вегетирующих растений, что в дальнейшем отражается и на качестве семян. Абиотические и биотические стрессы не позволяют

Материал и методы исследований

Материалом исследований служили новые сорта томата Наташа и Тимоша, предназначенные для выращивания на многоярусных гидропонных конструкциях. Особенности семеноводства данных сортов оценивали в двухфакторном эксперименте, проведённом методом рендомизированных повторений, в 4-х кратной повторности (табл.2).

Таблица1.*Анализ экономической эффективности технологии вертикального овощеводства по сравнению с традиционной технологией выращивания томата в плёночных теплицах. ФГБНУ ФНЦО, 2017 год Table1.*Economic effect technology of vertical vegetable cultivation as compared with traditional technology of tomato cultivation in plastic greenhouses. FSBSI FSVC, 2017

Показатели	Традиционные технологии	Пятиярусная узкостеллажная гидропоника
Число культурооборотов	1-2 обычных/1 продлённый	4 оборота: I оборот – 19.01-9.05 II оборот – 27.03-28.07 III оборот – 16.06-28.09 IV оборот – 16.08-14.12
Урожайность, кг/м2	45-55	93-128
Цена реализации, руб.	70-71	70-71
Затраты, руб./м2	2 520	2 532
Выручка, руб./м2	2 864	8 145
Расчётная прибыль, руб./м2	344	5 613
Рентабельность, %	25	222

* анализ экономической эффективности проведён главным экономистом ФГБНУ ФНЦО Коновой О.В.

реализовать высокий продуктивный и репродуктивный потенциал нового селекционного материала. Поэтому чаще всего для получения качественных семян овощных культур используют защищённый грунт. Анализ производительности существующих в России теплиц показывает, что наиболее конкурентоспособным способом выращивания овощей в защищённом грунте является многоярусная узкостеллажная гидропоника (табл.1).

В 2017 году в ФГБНУ ФНЦО с помощью технологий гамет-ной селекции впервые в мире созданы сорта томата Наташа (патент РФ №9060) и Тимоша (патент РФ №9059) для этого производства. Разработаны технологии целевого отбора по спорофиту и целевой гибридизации (Пивоваров и др., 2013; Balashova et al., 2014, 2016, 2018; Балашова и др., 2017), с помощью которых получен новый селекционный материал томата для многоярусных гидропонных конструкций. На первые полученные нами сорта томата появились коммерческие заказы. Предварительные эксперименты по семеноводству

Растения культивировали в двух типах сооружений: в блочной теплице с плёночным покрытием и в теплице французской фирмы «Ришель» с поликарбонатным типом покрытия. Рассаду выращивали в стандартных кассетах в рассадном отделении теплицы «Ришель». В качестве корнеобитаемой среды использовали торфяной питательный субстрат. Семена томата, предварительно обработанные 0,1% раствором KMnO 4 , высевали в заранее подготовленные (наполненные торфом) кассеты. С появлением 5 настоящего листа, растения, предназначенные для блочной теплицы, высаживали в грунт плёночной блочной теплицы и выращивали при естественном освещении. Растения, предназначенные для выращивания в теплице «Ришель», высаживали в горшки и размещали на столах в рассадном отделении данной теплицы. При выращивании рассады использовали разработанный ранее питательный раствор для выращивания рассады. С появлением бутонов растения расставляли на столах в специальный сетчатый

Таблица 2. Схема эксперимента по изучению особенностей семеноводства сортов томата Наташа и Тимоша в различных культивационных сооружениях.

Table 2. Scheme of experiment named “The Study Seed Production on Tomato Varieties Natasha and Timosha at Different Greenhouses”

Фактор А – разные условия выращивания	Фактор В – разные сорта	Оцениваемый показатель, повторности
		I	II	III	IV
Теплица блочная (плёнка) –	Наташа	ЦЗП*	ЦЗП	ЦЗП	ЦЗП
стандарт	Тимоша	ЦЗП	ЦЗП	ЦЗП	ЦЗП
Теплица «Ришель» (поликарбонат)	Наташа	ЦЗП	ЦЗП	ЦЗП	ЦЗП
	Тимоша	ЦЗП	ЦЗП	ЦЗП	ЦЗП

* цифровое значение признака

Результаты исследований

Урожайность. Урожайность растений в плёночной блочной теплице мы смогли оценить по результатам 4-х основных сборов одного оборота, поэтому для соблюдения принципа «единственного логического различия» при формировании матрицы для дисперсионного анализа, мы привели урожайность 4-х первых сборов одного оборота и в теплице «Ришель» (хотя в теплице «Ришель» таких сборов было 10). Результаты статистической обработки данных эксперимента представлены в таблицах 3-5.

Таблица 3. Действие разных условий выращивания на урожайность плодов семенных растений сортов томата Наташа и Тимоша, 2017-2018 годы, ФГБНУ ФНЦО

Table 3. Effect conditions of cultivation on the yield of Natasha and Timosha tomato varieties. 2017-2018, FSBSI FSVС

Фактор А – разные условия выращивания	Фактор В – разные сорта	Урожайность с 4-х основных сборов, кг/м2 I                  II                 III                IV				Σ v	б
Теплица блочная (плёнка) - стандарт	Наташа	3,50	2,64	2,44	2,25	10,83	2,71
	Тимоша	2,00	1,80	2,50	1,52	7,82	1,96
Теплица «Ришель» (поликарбонат)	Наташа	2,40	4,17	4,00	2,85	13,42	3,36
	Тимоша	1,66	5,68	5,80	2,25	15,39	3,85
Σ р		9,56	14,29	14,74	8,87	47,46	-

N= 16; C= 140,78; Cy = 26,3; Cp = 7,11; Cv = 8,07; Cz = 11,12

Таблица 4. Результаты дисперсионного анализа двухфакторного опыта 2х2, проведённого методом рендомизированных повторений Table 4.Results of two-factorial dispersion experiment, 2x2, carried out with method of random repetitions

Дисперсии	Суммы квадратов	Степени свободы	Средний квадрат	F ф	F 05
Общая	26,3	15	-	-	-
Повторений	7,11	3	-	-	-
Фактора А	6,45	1	6,45	5,20	5,12
Фактора В	0,07	1	0,07	0,056	5,12
Взаимодействия АВ	1,55	1	1,55	1,25	5,12
Остаток (ошибки)	11,12	9	1,24	-	-

Существенным является действие на урожайность семенных растений томата фактора А – разных условий выращивания.

Для оценки существенности частных различий вычисляем:

для фактора А: Sd а= 0,55, НСР 05 = 2,26х0,55= 1,24

для фактора В: Sd в= 0,55, НСР 05 = 2,26х0,55= 1,24

Таблица 5. Действие разных условий выращивания на урожайность плодов семенных растений (кг/м2) сортов томата Наташа и Тимоша, 2017-2018 годы, ФГБНУ ФНЦО

Table 5. Effect conditions of cultivation on the yield (kg/m2) of Natasha and Timosha tomato varieties, 2017-2018, FSBSI FSVС

Фактор А – разные условия выращивания	Фактор В – разные сорта		Средние по фактору А	НСР 05А = 1,24
	Наташа	Тимоша
Теплица блочная (плёнка) - стандарт	2,71	1,96	2,34	Отклонение 1,27
Теплица «Ришель» (поликарбонат)	3,36	3,85	3,61
Средние по фактору В	3,04	2,91	-	-
НСР 05В = 1,24	Отклонение 0,13		-	-

Анализ результатов эксперимента свидетельствует о том, что условия поликарбонатной теплицы «Ришель» (фактор А) предпочтительней для ведения семеноводства сортов Наташа и Тимоша: урожайность семенных растений существенно выше именно в данной теплице (табл. 4, 5). Не выявлено влияния условий выращивания на проявление сортовых особенностей исследуемых сортов (фактор В) (табл.4). Возможно, это связано со схожестью их сортовых и эксплуатационных параметров (низкорослые и мелкоплодные).

Продуктивность. Вторым анализируемым параметром являлась продуктивность одного семенного растения. Результаты оценки продуктивности, обработанные татистически, представлены в таблицах 6-8.

Таблица 6. Действие разных условий выращивания на продуктивность семенного растения сортов томата

Наташа и Тимоша, 2017-2018 годы, ФГБНУ ФНЦО

Table 6. Effect conditions of cultivation on the productivity of seed plant tomato varieties Natasha and Timosha, 2017-2018, FSBSI FSVС

Фактор А – разные условия выращивания	Фактор В – разные сорта	Продуктивность одного семенного растения, г				Σ v	б
		I	II	III	IV
Теплица блочная (плёнка) – стандарт	Наташа	110	83	82	75	350	87,5
	Тимоша	111	100	139	54	404	101,0
Теплица «Ришель» (поликарбонат)	Наташа	230	400	384	274	1288	322,0
	Тимоша	158	540	552	214	1464	366,0
Σ р		609	1123	1157	617	3506	-

N= 16, C= 768 252; Cy = 410 140; Cp = 69 585; Cv = 253 737; Cz = 68 818

Существенным является действие на продуктивность семенного растения томата фактора А – разных условий выращивания. Действие фактора В и взаимодействие (АВ) – несущественны (табл. 7).

Для оценки существенности частных различий вычисляем:

для фактора А: Sd А = 49,10, НСР 05 = 2,26х49,10= 111

для фактора В: Sd в= 49,10, НСР 05 = 2,26х49,10= 111

Таблица 7. Результаты дисперсионного анализа двухфакторного опыта 2х2, проведённого методом рендомизированных повторений

Table 7. Results of two-factorial dispersion experiment, 2x2, carried out with method of random repetitions

Дисперсии	Суммы квадратов	Степени свободы	Средний квадрат	F ф	F 05
Общая	410 140	15	-	-	-
Повторений	69 585	3	-	-	-
Фактора А	249 501	1	249 501	25,87	5,12
Фактора В	3 307	1	3 307	0,34	5,12
Взаимодействия АВ	929	1	929	0,096	5,12
Остаток (ошибки)	86 818	9	9 646	-	-

Таблица 8. Действие разных условий выращивания на продуктивность семенного растения (г) сортов томата Наташа и Тимоша, 2017-2018 годы, ФГБНУ ФНЦО

Table 8. Effect conditions of cultivation on productivity the seed plant (g) tomato varieties Natasha and Timosha, 2017-2018, FSBSI FSVС

Фактор А – разные условия выращивания	Фактор В – разные сорта		Средние по фактору А	НСР 05А = 111
	Наташа	Тимоша
Теплица блочная (плёнка) - стандарт	87,5	101	94	Отклонение 250
Теплица «Ришель» (поликарбонат)	322	366	344
Средние по фактору В	205	234	-	-
НСР 05В = 111	Отклонение 29		-	-

Результаты эксперимента убедительно доказывают преимущество условий теплицы «Ришель» для выращивания семенных растений томата сортов Наташа и Тимоша (фактор А): продуктивность семенного растения в 2,5 раза выше в поликарбо-натной теплице (табл. 7, 8). Причём сортовые особенности (фактор В) так же, как и в первом опыте, не имеют существенных влияний на исследуемый показатель (табл.7).

Средняя масса плода. Чтобы окончательно убедиться в преимуществах ведения семеноводства в теплице «Ришель», мы проанализировали влияние различных условий выращивания семенных растений томата сортов Наташа и Тимоша на среднюю массу 1 плода. Результаты представлены в таблицах 9-11.

Таблица 9. Действие разных условий выращивания на среднюю массу плода у семенных растений сортов томата Наташа и Тимоша, 2017-2018 годы, ФГБНУ ФНЦО

Table 9. Effect conditions of cultivation on middle mass the seed plant tomato varieties Natasha and Timosha, 2017-2018, FSBSI FSVС

Фактор А –	Фактор В –	Средняя масса 1 плода,			г	Σ v	б
разные условия выращивания	разные сорта	I	II	III	IV
Теплица блочная (плёнка) - стандарт	Наташа	11	11	9	8	39	9,8
	Тимоша	11	10	9	7	37	9,3
Теплица «Ришель» (поликарбонат)	Наташа	23	40	38	27	128	32,0
	Тимоша	11	36	37	14	98	24,5
Σ р		56	97	93	56	302	-

N= 16, C= 5 700; Cy = 2 322; Cp = 383; Cv = 1 520; Cz = 419

Таблица 10. Результаты дисперсионного анализа двухфакторного опыта 2х2, проведённого методом рендомизированных повторений Table 10. Results of two-factorial dispersion experiment, 2x2, carried out with method of random repetitions

Дисперсии	Суммы квадратов	Степени свободы	Средний квадрат	F ф	F 05
Общая	2 322	15	-	-	-
Повторений	383	3	-	-	-
Фактора А	1405	1	1405	30,18	5,12
Фактора В	64	1	64	1,37	5,12
Взаимодействия АВ	51	1	51	1,10	5,12
Остаток (ошибки)	419	9	46,56	-	-

Существенным является действие на среднюю массу одного плода у семенных растений томата фактора А – разных условий выращивания (табл. 10). Этот результат аналогичен результатам, полученным для урожайности и продуктивности семенных растений (табл.5 и 7). Для оценки существенности частных различий вычисляем:

для фактора А: Sd А = 3,41, НСР 05 = 2,26х3,41= 7,7

для фактора В: Sd в= 3,41, НСР 05 = 2,26х3,41= 7,7

Таблица 11. Действие разных условий выращивания на среднюю массу плода (г) у семенных растений сортов томата Наташа и Тимоша, 2017-2018 годы, ФГБНУ ФНЦО Table 11. Effect conditions of cultivation on middle mass the seed plant (g) of tomato varieties Natasha and Timosha, 2017-2018, FSBSI FRSV

Фактор А – разные условия выращивания	Фактор В – разные сорта Наташа           Тимоша		Средние по фактору А	НСР 05А =7,7
Теплица блочная (плёнка) – стандарт	9,8	9,3	9,6	Отклонение
Теплица «Ришель» (поликарбонат)	32,0	24,5	28,2	18,6
Средние по фактору В	20,9	16,9	-	-
НСР 05В = 7,7	Отклонение 4,0		-	-

Эксперименты, поставленные в различных культивационных сооружениях, выявили преимущество поликарбонатной теплицы французской фирмы «Ришель» для семеноводства сортов томата Наташа и Тимоша. При анализе результатов экспериментов было убедительно продемонстрировано существенное повышение урожайности, продуктивности одного семенного растения и средней массы плода у семенных растений сортов томата Наташа и Тимоша при выращивании их в теплице «Ришель».

Лабораторная всхожесть семян. Решающий результат был получен при анализе качества семян. Лабораторную всхожесть семян оценивали по ГОСТ 32592-2013. Результаты эксперимента, обработанные статистически, представлены в таблицах 12-14.

Таблица 12. Действие разных условий выращивания на лабораторную всхожесть семян томата сортов Наташа и Тимоша, 2018 год, ФГБНУ ФНЦО

Table 12. Effect conditions of cultivation on seed vitality of tomato varieties Natasha and Timosha, 2018, FSBSI FSVС

Фактор А – разные условия выращивания	Фактор В – разные сорта	Лабораторная всхожесть, %				Σ v	б
		I	II	III	IV
Теплица блочная (плёнка) - стандарт	Наташа	86	80	80	78	324	81,0
	Тимоша	52	56	52	58	218	54,5
Теплица «Ришель» (поликарбонат)	Наташа	96	96	100	96	388	97,0
	Тимоша	100	98	100	98	396	99,0
Σ р		334	330	332	330	1 326	-

N= 16, C= 109 892; Cy = 5 152; Cp = 3; Cv = 5 073; Cz = 76

Таблица 13. Результаты дисперсионного анализа двухфакторного опыта 2х2, проведённого методом рендомизированных повторений Table 13. Results of two-factorial dispersion experiment, 2x2, carried out with method of random repetitions

Дисперсии	Суммы квадратов	Степени свободы	Средний квадрат	F ф	F 05
Общая	5 152	15	-	-	-
Повторений	3	3	-	-	-
Фактора А	3 660,5	1	3 660,5	433,71	5,12
Фактора В	600,5	1	600,5	71,15	5,12
Взаимодействия АВ	812	1	812	96,21	5,12
Остаток (ошибки)	76	9	8,44	-	-

В отличие от предыдущих случаев, на всхожесть семян томата сортов Наташа и Тимоша оказывают существенное влияние не только условия выращивания (А), но и особенности сорта (В), а также взаимодействие этих двух факторов (АВ) (табл.13).

Для оценки существенности частных различий вычисляем:

для фактора А: Sd а= 1,45, НСР 05 = 2,26х1,45= 3,3

для фактора В: Sd В = 1,45, НСР 05 = 2,26х1,45= 3,3

Таблица 14. Действие разных условий выращивания на лабораторную всхожесть семян томата (%) сортов Наташа и Тимоша, 2018 год, ФГБНУ ФНЦО

Table 14. Effect conditions of cultivation on seed vitality of tomato varieties (%) Natasha and Timosha, 2018, FSBSI FSVС

Фактор А – разные условия выращивания Фактор В – разные сорта Средние по фактору А НСР05А = 3,3 Наташа Тимоша Теплица блочная (плёнка) – стандарт 81,0 54,5 67,8 Отклонение 30,2 Теплица «Ришель» (поликарбонат) 97,0 99,0 98,0 Средние по фактору В 89,0 76,8 - - НСР05В = 3,3 Отклонение 12,2 - - данных сортов выявили неоднозначную реакцию на условия культивации. В связи с этим, цель исследований заключалась в разработке технологий семеноводства новых сортов томата, предназначенных специально для многоярусных гидропонных конструкций.

Задачи исследования на первом этапе нашей работы включали:

• 1.    Изучение влияния условий выращивания в защищённом грунте на основные параметры семенных растений томата сортов Наташа и Тимоша.

• 2.    Определение оптимального культивационного сооружения для семеноводства данных сортов.

• 3.    Исследование лабораторной всхожести семян, выделенных из плодов томата, полученных в разных культивационных сооружениях.

каркас в «шахматном» порядке. Для выращивания взрослых растений использовали питательный раствор, который был также разработан ранее (Сирота и др., 2014). Источниками света служили лампы Дна3-400 (ООО «Рефлакс»). При выращивании растений томата поддерживали температуру воздуха в пределах 22...24 ° С днём и 18...20 ° С ночью, относительную влажность воздуха - в пределах 50-60%. Продолжительность светового периода – 16 час/сутки. В процессе экспериментов проводили биометрические измерения. Оценили урожайность, продуктивность растений и массу плода обычным весовым методом. Лабораторную всхожесть семян определяли по ГОСТ 32 592-2013 в лабораторных условиях. Данные экспериментов обрабатывали с помощью двухфакторного дисперсионного анализа по Б.А. Доспехову (1985).

Лабораторная всхожесть семян томата сортов Наташа и Тимоша зависит от условий выращивания и сортовых особенностей семян. Она снижается до уровня некондиционных семян при неблагоприятных условиях, но сохраняется на хорошем уровне при условиях, в которых были получены данные сорта (табл.14). Причём сорт Наташа более вынослив к перемене условий выращивания, чем сорт Тимоша. Вероятно, неблагоприятные условия среды негативно влияют на репродуктивную сферу растений, т.к. лабораторная всхожесть семян сорта Тимоша в этих условиях снижается практически в 2 раза (до уровня всхожести некондиционных семян). У семян сорта Наташа данный показатель снижается в меньшей степени, но всё же существенно – по сравнению с семенами, выращенными в поликарбонатной теплице (табл.14).

Заключение

Предварительное изучение условий ведения семеноводства карликовых сортов томата Наташа и Тимоша, предна- значенных для многоярусных гидропонных конструкций, выявило, что условия теплицы французской фирмы «Ришель» с поликарбонатным типом покрытия способствуют существенному повышению урожайности семенных растений, продуктивности семенного куста и средней массы плода на семенном растении. Кроме того, всхожесть семян, выращенных в теплице «Ришель», существенно выше и соответствует ГОСТ 32592-2013 для сортовых семян томата (2014). В отличие от условий теплицы «Ришель», условия блочной плёночной теплицы не способствовали повышению урожайности, продуктивности и средней массы плода на семенном растении. И, самое главное, всхожесть семян томата, полученных в этой теплице, не соответствовала существующему ГОСТ 32592-2013 для сортовых семян томата (2014). Исходя из вышеизложенного, условия теплицы «Ришель» с поликарбонатным типом покрытия являются более подходящими для ведения оригинального семеноводства карликовых сортов томата, предназначенных для многоярусных гидропонных конструкций.

Об авторах:

Irina T. Balashova – Doc. Sci. (Biology), leader researcher of new technologies laboratory, , Researcher ID: V-5031-2018

Sergey M. Sirota – Doc. Sci. (Agriculture), vice-director by seed production,

Elena V. Pinchuk – Cand. Sci. (Agriculture), senior researcher of new technologies laboratory,

Natalya P. Vershinina – Cand. Sci. (Agriculture), senior researcher of new technologies laboratory

Svetlana P. Sivochenko – leader agronomist of analytical center