Влияние увеличения светового периода и применения стимуляторов роста на сокращение вегетационного периода рапса ярового в камере искусственного климата

Научная статья УДК 631.52:633

Введение. Яровой рапс ( Brassica na-pus L. subsp. oleifera (DC.) Metzg.) является одной из важнейших масличных культур [1], которая имеет стратегическое значение для мирового сельского хозяйства из-за высокой масличности семян и универсальности использования во многих областях промышленности [2]. Однако продолжительный вегетационный период (до 70–120 суток) ограничивает возможности для ускорения селекции и получения нескольких поколений растений в год [3], что особенно актуально в настоящее время, в условиях меняющегося климата и растущего спроса на растительные масла [4].

Известно, что фотопериод является важным фактором, который регулирует рост и развитие растений семейства Brassicaceae , к которому относится яровой рапс [5]. Исследования показывают, что постепенное увеличение продолжительности светового дня может запустить ранний переход к фазе цветения [6]. Параллельно с этим применение стимуляторов роста, таких как Эпин и Циркон, открывает потенциальные возможности для управления физиологическими процессами растений [7; 8]. Однако комплексное влияние этих факторов на сокращение вегетационного периода ярового рапса изучено недостаточно.

Целью настоящего исследования являлось изучение влияния постепенного увеличения светового дня и обработки стимуляторами роста Эпин и Циркон на ускорение наступления фазы цветения и сокращение вегетационного периода ярового рапса (Brassica napus L. subsp. oleifera (DC.) Metzg.) в камере искусственного климата.

Материалы и методы. Исследования были проведены в отделе «Закрытых искусственных агроэкосистем для растениеводства» на базе ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ», г. Москва, в 2025 г. Объектом исследования послужил гибрид F 1 ярового рапса Айрос (селекция ФГБОУ ВО РГАУ-МСХА имени К.А.Тимирязева).

Эксперимент проводился в климатической камере, состоящей из двух секций, оборудованной автоматической системой для поддержания необходимых условий среды (температуры (-25–50 °С), уровня влажности (35–95 %), а также изменения длительности и цикличности фотопериода, спектрального состава и интенсивности освещения) (рис. 1).

Рисунок 1 – Климатическая камера Fig. 1 – Climatic chamber

Во время проведения эксперимента температура в климатической камере составляла 24 °С днем и 18 °С ночью. Относительная влажность воздуха поддерживалась на уровне 55 %.

Согласно плану эксперимента, был выбран один вариант освещения, для которого использовались лампы с полным спектром излучения (производства ФНАЦ ВИМ) (рис. 2).

*величина PPFD составляла 431,2 ± 5 мкмоль·м-2с-1

Рисунок 2 – Спектральный состав вариантов опыта

Fig. 2 – Spectral composition of experiment variants

В исследовании использовались два варианта увеличения светового дня:

• 1.    К – на 1-й неделе вегетации световой день устанавливался 14 часов, далее на 2-й неделе увеличивался до 16 часов и оставался таким до конца вегетации;

• 2.    Ф – на 1-й неделе вегетации световой день устанавливался 14 часов, далее увеличивался на 2 часа каждую последующую неделю до 22 часов и оставался таким до конца вегетации.

Несколько вариантов были обработаны стимуляторами роста Эпин (0,2 мл/л) и Циркон (0,1 мл/л) при проращивании в чашках Петри, а также проводили обработку по листу в фазе развития 3 листа и перед фазой цветения.

Всего эксперимент состоял из восьми вариантов опыта:

– вариант 1 – К1 (контроль): световой день на 1-й неделе 14 часов, далее до конца вегетации увеличение светового дня до 16 часов;

– вариант 2 – К2: повторность варианта 1, световой день на 1-й неделе 14 часов, далее до конца вегетации увеличение светового дня до 16 часов;

– вариант 3 – К3Э: световой день на 1-й не- деле 14 часов, далее до конца вегетации увеличение светового дня до 16 часов, обработка стимулятором роста Эпин (0,2 мл/л);

– вариант 4 – К4Ц: световой день на 1-й неделе 14 часов, далее до конца вегетации увеличение светового дня до 16 часов, обработка стимулятором роста Циркон (0,1 мл/л);

– вариант 5 – Ф1: световой день на 1-й неделе 14 часов, далее увеличение на 2 часа каждую неделю до 22 часов;

– вариант 6 – Ф2: повторность варианта 2, световой день на 1-й неделе 14 часов, далее увеличение на 2 часа каждую неделю до 22 часов;

– вариант 7 – Ф3Э: световой день на 1-й неделе 14 часов, далее увеличение на 2 часа каждую неделю до 22 часов, обработка стимулятором роста Эпин (0,2 мл/л);

– вариант 8 – Ф4Ц: световой день на 1-й неделе 14 часов, далее увеличение на 2 часа каждую неделю до 22 часов, обработка стимулятором роста Циркон (0,1 мл/л).

В каждом варианте высаживали по 15 растений, всего 120 растений (рис. 3).

В ходе эксперимента проводили предварительное проращивание семенного материала в чашках Петри на фильтровальной бумаге 3 суток при температуре 23– 25 °С. Далее проростки пересаживались в предварительно наполненные субстратом контейнеры.

В контейнеры объемом 0,5 л насыпали керамзит, далее наполняли их следующей смесью (субстратом): 40 % нетрализован-ного торфа, 40 % универсального грунта, 10 % песка с фракцией 1–2 мм, 5 % агроперлита и 5 % вермикулита.

Полив осуществляли с помощью капельниц (50 мл/мин) ежедневно, по 1 мин в сутки до наступления фазы цветения и по 2 мин в сутки после наступления фазы цветения. Через 14 дней после наступления фазы цветения полив прекращался.

Для дальнейших исследований производили уборку полученного семенного материала по всем вариантам опыта отдельно.

Рисунок 3 – Схема опыта Fig. 3 – Experiment layout

Результаты и обсуждение. В результате проведенного эксперимента по выращиванию гибрида F 1 ярового рапса Айрос с использованием двух вариантов фотопериода (К и Ф) в 8 вариантах (1 вариант – К1;

2 вариант – К2; 3 вариант – К3Э (+Эпин);

4 вариант – К4Ц (+Циркон); 5 вариант – Ф1;

6 вариант – Ф2; 7 вариант – Ф3Э (+Эпин);

8 вариант – Ф4Ц (+Циркон) были получены следующие результаты (рис. 4):

Рисунок 4 – Варианты опыта на 4–10 неделе вегетационного периода Fig. 4 – Experiment variants during weeks 4–10 of growth

Продолжительность периодов от фазы проростков до начала цветения, созревания стручков с главного стебля и физиологического созревания стручков на растении гибрида F 1 ярового рапса Айрос представлена в таблице 1.

Анализ результатов наблюдения за прохождением межфазных периодов растениями гибрида F 1 рапса ярового Айрос в зависимости от длины светового дня показывает существенное влияние фотопериода на их продолжительность. В вариантах с постепенным увеличением светового дня – Ф1, Ф2, Ф3Э и Ф4Ц начало цветения наступило раньше на 13,5 суток (24,5 %), 13 суток (23,6 %), 18,1 суток (32,8 %) и 17,3 суток (31,3 %), уборка стручков с главного стебля была осуществлена раньше на 14 суток (16,2 %), 12,9 суток (14,9 %),

17,8 суток (20,6 %) и 17,5 суток (20,3 %), продолжительность всего вегетационного периода сократилась на 10,7 суток (11,6 %), 11,1 суток (11,9 %), 18,7 суток (20,2 %) и 18,1 суток (19,6 %) соответственно по сравнению с контролем К1.

Оценку энергии прорастания, всхожести исходных и полученных семян гибрида F 1 ярового рапса Айрос необходимо было провести для определения пригодности и соответствия ГОСТу 12038-84 [9] (не менее 85 %).

Значения всхожести и энергии прорастания полученных семян и исходного посевного материала гибрида F 1 ярового рапса Айрос приведены в таблице 2.

Семена, полученные по всем вариантам опыта, имеют соответствующую всхожесть (90,2–94,5 %) и пригодны для дальнейшего использования.

Таблица 1

Продолжительность межфазных периодов гибрида F 1 рапса ярового Айрос в зависимости от фотопериода и обработки стимуляторами роста по вариантам опыта, количество растений n = 15, суток

Table 1

Duration of interstage periods of F 1 spring rapeseed Ayros depending on photoperiod and growth stimulants treatment by experiment variants, plants number n = 15, days

№	Показатели	К1 (контроль)	К2	К3Э	К4Ц	Ф1	Ф2	Ф3Э	Ф4Ц
1	Начало цветения (открытие первого цветка)	55,2 ± 1,2	54,9 ± 1,5	46,1 ± 1,1	48,3 ± 1,3	41,7 ± 1,5	42,2 ± 1,2	37,1 ± 1,1	37,9 ± 0,9
НСР 05 = 0,56
2	Уборка стручков с главного стебля	86,4 ± 1,4	85,7 ± 1,9	77,6 ± 2,1	79,2 ± 1,9	72,4 ± 1,7	73,5 ± 1,7	68,6 ± 1,3	68,9 ± 0,9
НСР 05 = 0,59
3	Продолжительность вегетационного периода	92,6 ± 1,7	93,8 ± 1,3	84,5 ± 1,7	85,3 ± 0,9	81,9 ± 1,6	81,5 ± 1,4	73,9 ± 0,9	74,5 ± 0,7
НСР 05 = 0,52

Таблица 2

Средние значения показателей энергии прорастания и всхожести полученных семян по вариантам опыта и исходного посевного материала гибрида F 1 ярового рапса Айрос, %

Table 2

Mean values of germination capacity of obtained seed by experiment variants and initial seed material of F 1 spring rapeseed Ayros, %

Показатели	К1 (контроль)	К2	К3Э	К4Ц	Ф1	Ф2	Ф3Э	Ф4Ц	Исходный посевной материал
Энергия прорастания (3 суток)	94	91,6	92,1	90,2	91,8	93,7	93,5	92,2	91,2
Всхожесть (7 суток)	94,5	92,8	93,6	91,4	92,7	93,9	93,8	92,4	91,6

В рамках исследования были проанализированы морфологические признаки растений, полученных в опыте.

Отмечено, что высота растений в вариантах с увеличенным световым днем и с применением стимуляторов роста была значительно выше (НСР 05 = 0,42) контрольных. Увеличение высоты растений наблюдалось в варианте Ф1 на 40,3 %, Ф2 – на 32,1 %, Ф3Э – на 56,4 % и в Ф4Ц – на 48,2 % по сравнению с контролем К1 (рис. 5).

см 110

Рисунок 5 – Средняя высота растений по вариантам опыта, количество растений n = 15, см

Fig. 5 – Average plant height by experiment variants, number of plants n = 15, cm

Длина стручков также значительно увеличивалась (НСР 05 = 0,14) в вариантах с более длительным фотопериодом: в Ф1 – на 7,8 %, Ф2 – на 3,9 %, Ф3Э – на 15,7 % и в Ф4Ц – на 11,8 %, по сравнению с контролем К1 (рис. 6).

Рисунок 6 – Средняя длина стручков по вариантам опыта, количество растений n = 15, см

Fig. 6 – Average pod length by experiment variants, number of plants n = 15, cm

Среднее количество семян в стручке было достоверно выше (НСР 05 = 0,27). В вариантах Ф1, Ф2, Ф3Э, Ф4Ц рост количества семян в стручке составил 4,1 %; 3,4; 7,3 и 6,5 % соответственно по сравнению с контролем К1 (рис. 7).

Рисунок 7 – Среднее количество семян в стручке, количество растений n = 15, см Fig. 7 – Average number of seeds per pod, number of plants n = 15, cm

Заключение. Установлено, что комбинированное применение стимуляторов роста Эпин и Циркон, а также увеличение светового дня до 22 часов достоверно сокращает продолжительность вегетационного периода ярового рапса, ускоряя наступление фазы цветения. Наибольшая эффективность достигнута при использовании стимулятора роста Эпин, обеспечившего сокращение сроков цветения на 18,1 суток (32,8 %) и вегетационного периода на 18,7 суток (20,2 %). Стимулятор роста Циркон показал схожие результаты – 17,3 суток (31,3 %) и 18,1 суток (19,6 %) соответственно. При этом полученные семена сохраняли высокую лабораторную всхожесть (90,2–94,5 %), подтверждая их посевную пригодность. Обработка стимуляторами в сочетании с удлинённым световым днём также достоверно увеличивала морфометрические показатели: высоту растений (на 32,1–56,4 %), длину стручков (до 15,7 %) и количество семян в них (до 7,3 %) по сравнению с контролем.

Разработанная методика позволяет получать до четырех поколений ярового рапса в год в условиях камеры искусственного климата, что вдвое превышает продуктивность тепличного выращивания и открывает новые возможности для ускоренной селекции. Полученные результаты демонстрируют высокую эффективность предложенной методики выращивания для интенсификации производства семенного материала ярового рапса.