БИОЛОГИЯ И ФИЛИОЛОГИЯ ПРОДУКЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ У РАСТЕНИЯ ОГУРЦА.. Биология и филиология продукционных процессов у растения огурца
 Скачать 103.5 Kb.
|
|
КУРСОВАЯ РАБОТА на тему: БИОЛОГИЯ И ФИЛИОЛОГИЯ ПРОДУКЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ У РАСТЕНИЯ ОГУРЦА 2011 Содержание Введение 1. Морфологические и биологические особенности огурца 2. Описание пчелоопыляемых и партенокарпических гибридов культуры огурца в открытом грунте 2.1 Пчелоопыляемые гибриды 2.2 Партенокарпические гибриды 3. Филиология продукционных процессов у огурцов 3.1 Световой режим 3.2 Тепловой режим 3.3 Водный режим 3.4 Пищевой режим 3.5 Воздушно-газовый режим 4. Экспериментальная часть 4.1 Задачи и актуальность исследования (опыта № 1) 4.2 Методика проведения опыта № 1 4.3 Результаты исследования опыта № 1 4.4 Задачи и актуальность исследования (опыта № 2) 4.5 Методика проведения опыта № 2 4.6 Результаты исследования опыта № 2 Выводы Список используемой литературы Введение Огурец - овощная культура, однолетнее травянистое растение, относящееся к семейству тыквенных. Огурец - тропическая лиана, которая прижилась на наших огородах. Причем произошло это сравнительно недавно, если учесть, что пять тысяч лет назад в Индии тоже любили свежие огурчики, а через два тысячелетия, открыли вкус огурцов, засоленных в кадках. Египтяне ценили огурцы. На огороды наших предков огурцы попали из Византии. Греки, которые жили там называли их "аорос", то есть недозрелые овощи. Родиной огурца считают Индию, где он был известен более 3 тыс. лет до н. е. Это однодомные растение с ползучим или таким, что лазит стеблем. Имеет мужские цветки с тычинками и пыльцой и женские с пестиком, состоящий из нижней завязи, столбика и рыльца. Огурец - однолетнее теплолюбивое перекрестноопыляющееся растение с раздельнополыми цветками (часть цветков - обоеполые), относится к семейству Тыквенные. На одном растении растут мужские цветки с тычинками и пыльцой и женские с пестиком, состоящий из нижней завязи, столбика и рыльца. Из всех овощных культур огурец является одним из самых распространенных и любимых овощей. Его употребляют в течение всего года в свежем, малосольные, маринованном и соленом виде. Из него готовят салаты и окрошки, супы и рассольники. Пищевая ценность определяется его своеобразными вкусовыми качествами, способствующими отличном аппетита и усвоению пищи. Также огурец обладает лечебными свойствами: способствует растворению камней в почках, устраняет подагрические опухоли, предупреждает развитие атеросклероза. 1. Морфологические и биологические особенности огурца Огурец - травянистое однолетнее растение, по таксономическим категориям: Царство - Растения (Plantae) Отдел - Покрытосеменные (Magnoliophyta) Класс - Двудольные (Dicotylйdones) Порядок - Тыквецветные (Cucurbitales) Семейство - Тыквенные (Cucurbitaceae L.) Вид - Огурец обыкновенный (Cucumis sativus L.) По морфологическим признакам, огурец имеет такое строение. (рисунок 1) Листья: расположены очередно. Цельная пятиугольной формы, немного лопастная листовая пластинка, имеет глубокую выемку в месте прикрепления черешка. Лист, как и стебель опушен, край листа имеет зубчатую форму. Длина стреляющегося стебля - 150-200 см. Побеги первого порядка, равны зачастую главному стеблю, по количеству составляют 2-6 штук. Далее располагаются побеги второго порядка. Не исключены случаи образования побегов третьего порядка. На морфологическое строение растения, в частности длину стебля и побегов существенно влияют условия выращивания. Например, в тепличных условиях длина главного стебля растения может превышать 5 м. Рисунок 1 - Морфологические особенности огурца посевного (Cucumis sativus L.) Плод огурца изумрудно-зеленого цвета, пузырчатой, вытянутой формы, многосемянной, сочный. Такое строение плода характерно для данного семейства и называется - тыквина. По ботанической характеристике плод огурца - ложный. Форма и размеры зависят от сорта культуры. Плод огурца имеет три-четыре семенных камеры. Форма - овально-трехгранная, бывает четырехгранная. Грани с выраженными бороздами. Для сортов, у которых плотная мякоть зеленца характерно около десяти продольных выступов - "ребер". Поверхность плода имеет опушение с волосками или шипами, которые расположены на бугорках. По величине плода различают сорта с мелкими плодами - до 8 см, средними - 8-11 см, крупными - 12-18 см, очень крупные достигают 18 см. Плод огурца содержит от 100 до 400 семян, в зависимости от сорта и условий выращивания. Полная семенная зрелость наступает на 30-50 день после цветения. Вегетативная часть может замедлить свой рост, а потом и совсем прекратить, если оставить на растении плоды до созревания семян. При этом образуются только побеги первого и второго порядка, ветви третьего порядка в таком случае вообще исключены. В случае своевременного отбора зеленцов, вегетативная часть продолжает расти до осеннего похолодания. Для огурцов выделили детерминантные формы и "кустовые". Для кустовой формы характерно прекращение роста после образования 10-12 узлов. Для аграрного дела, такие формы снижают затраты труда на уборку урожая и прополку посевов. Корень огурца по типу корневой системы - стержневой, разветвленный (рисунок 2). Основная часть (около 30 см) находится в субстрате. Основным физиологическим свойством данной корневой системы является высокая поглотительная способность. Климатические и почвенный факторы имеют значительное влияние на рост и развитие корней культуры огурца. Для северных и центральных районов характерно расположение в верхнем слое почвы (до 30 см) Рисунок 2 - Корень огурца Максимальная глубина проникновения корней может варьировать от 80 до 120 см, при этом отмечено что для первого периода роста корни располагаются поверхностно, а далее резко меняют свое расположение на вертикальное. В период интенсивного вегетативного роста, если почва хорошо увлажнена, на подсемядольном колене образуются многочисленные придаточные корни. При наступлении засухи эти корни обычно отмирают. Для культуры огурца характерно наличие женских и мужских цветков в однодомном растении. В пазухе листа одиночно или парами располагаются женские цветки. Соцветие из 5-7 цветков, представленные кистью или щитком характерно для мужских цветков. У огурца, цветки расположены в каждом узле. Такой узел вмещает лист, почку, усик и боковой побег. Развитие усиков и боковых побегов происходит в полной мере в каждом узле. У 3-5 узлов нижней части растения усиков нет. Особенностью боковых побегов является их укороченная форма, а также наличие зачатков листьев и отсутствие усиков, поэтому на этих побегах происходит более позднее цветение и развитие плодов. Поздним сортам огурцов свойственно свойственно образования плодов на укороченных побегах. Эти побеги представляют собой "резерв плодоношения", который используется растением под конец вегетации. В наше время, благодаря работе селекционеров выведены такие сорта и гибриды культур огурца, которые обладают частичной двудомностью. Эти двудомные сорта имеют три типа растений. Первые - растения с "женским типом", им присущи женские цветки. В свою очередь для "мужского типа" характерно наличие мужских цветков. У промежуточного типа растений образовываются поровну женские и мужские цветки. Тепличные хозяйства в основном возделывают растения с женским типом. Огурцы по типу опыления можно разделить на пчелоопыляемые и партенокарпические (бессемейные). Для пчелоопыляемых огурцов характерна сыпучесть пыльцы, их опыление происходит перекрестно, с участием насекомых-опылителей. При этом на растениях обычных раздельнополых сортов иногда появляются единичные обоеполые цветки. Недостаток опыления отрицательно сказывается на урожае и дальнейшем размножение этой культуры. Партенокарпические гибриды огурца обладают многим преимуществом по сравнению с пчелоопыляемыми: мощный рост и высокая облиственность, густота стояния в 2-2,5 раз меньше. Следовательно результатом этих факторов является экономия семян и рассады, а также сокращение затрат труда на уход за растениями, отсутствие затрат на пчел. Огурец посевной относится к теплолюбивым и влаголюбивым растениям. Температура при которой прекращается ростовой процесс ниже 14,50С и выше 420С. Самый интенсивный рост огурца, можно наблюдать при температурных значениях 28-32 0С. 2. Описание пчелоопыляемых и партенокарпических гибридов культуры огурца в открытом грунте 2.1 Пчелоопыляемые гибриды Сорт "Валдай". Скороспелый пчелопыляемый гибрид, плодоношение через 45 дней. Растение средневетвящиеся, смешанного типа цветения, насыщены женскими цветками. Плоды имеют цилиндрическую форму, длина 10-12 см, цвет - зеленый с включением белых полосок. Опушение сложное с бурыми шипами. Данный гибрид отличается высокой холодностойкостью. [20] Сорт "Заначка". Пчелоопыляемый гибрид, выращивают в открытом грунте и под временными укрытиями. Плодоношение через 40-42 дня после появления всходов. Растение среднерослое, сильноветвящиеся, смешанный тип цветения. Насыщено женскими цветками, в узлах закладываются 2-3 завязи. Плоды цилиндрические длиной до 12 см, цвет темно-зеленый с белыми полосками. Опушение сложное с белой окраской шипов. Гибрид устойчив к многим заболеваниям, а также отличается жаростойкостью. [20] огурец онтогенез физиология габитус Сорт "Погребок". Раннеспелый гибрид, плодоношение наступает через 43-45 дней. Растения со средней степенью ветвления. Цветение - смешанное, главный побег имеет до 60 % узлов с женскими цветками, боковые побеги - до 85 %. Узел - 1-3 завязи. Плоды имеют цилиндрическую форму суженую к вершине, длина 9-11 см. Цвет плода - зеленый с белыми полосками. Шипы имеют темно-бурый цвет, опушение сложное. Гибрид очень устойчив к различного рода заболеваниям, корневым гнилям. [20] Сорт "Боровичок". Особенностью этого гибрида является частичная партенокарпия. Вступает в плодношение через 43-45 дней. Растения среднерослые, средневетвящиеся, тип цветения смешанный. Женские цветки имеются на главном стебле и на боковых побегах. Женские узлы несут 1-2 завязи. Плоды зеленые с белыми полосками, которые доходят до середины, длина плода - 10-12 см. Опушение сложное, шипы - черного цвета. Зеленцы долго не желтеют, поэтому использование плодов универсально. [20] Сорт "Зозуля". Раннеспелый, средневетвящийся гибрид, частичная партенокарпия. В плодоношение вступает через 40-45 дней. Цветки преимущественно женские. Плод цилиндрический, зеленый с выраженными продольными полосами, крупнобугорчатый, длиной 14-22 см. Зеленец - долго не желтеет, поэтому использование плодов универсально. [20] Сорт "Луховицкий". Также, как и два описанных выше пчелоопыляемый гибрид с частичной партенокарпией. Плодоношение через 45 дней. Растение среднерослые, средневетвящиеся с женским типом цветков. Узлы несут в себе 2-4 завязи. Плоды овально-цилиндрической формы, длиной 10-13 см. Бугорки мелкие, расположенные часто, четкой формы. Опушение имеет смешанный характер, шипы окрашены белым цветом. Плоды с плотной структурой. Гибрид устойчив к корневой гнили, ложной мучнистой росе, бактериальной пятнистости. [20] 2.2 Партенокарпические гибриды Сорт "Аванс". Скороспелый гибрид, плодоношение через 39-44 дня. Растение сильнорослое, ветвистость - средняя, женский тип цветения, но возможно образование мужских цветков. Узел закладывает 3-5 завязей. Плоды имеют цилиндрическую форму, длина достигает 13 см. Цвет плодов темно-зеленый с размытыми светло-зелеными полосками. Бугорки частые, среднего размера. Опушение сложного типа, шипы имеют белую окраску. Гибрид толерантен к вирусу огуречной мозаики. [20] Сорт "Гармонист". Партенокарпический, скороспелый гибрид. Плодоношение - через 39-42 дня. Растения сильнорослые, средневетвящиеся, женского типа цветения. Узел - до восьми завязей. Плоды - цилиндрической формы, длина - 10-12 см, темно-зеленая окраска, имеют небольшую крапчатость. Семенная камера - маленькая. Опушение смешанное с белой окраской мелких бугорков. Гибрид толерантен к пероноспорозу. [20] Сорт "Кадриль". Среднеспелый партенокарпический гибрид. Плодоношение через 43-48 дней. Растения сильнорослые, средневетвящиеся, женского типа цветения. В каждом узле закладывается до 4-6 завязей. Плоды цилиндрические, длиной 10-12 см, зеленые с белыми полосками, доходящие до одной трети длины плода, имеется небольшая крапчатость. Отсутствие в плодах горечи обусловлено генетически. Отличительная особенность гибрида - холодостойкость. [20] Сорт "Капучино". Партенокарпический гибрид, среднеспелый. Вступает в плодоношение через 41-44 дня после появления всходов. Растения сильнорослые, средневетвящиеся, женского типа цветения. Узел несет в себе 4-7 завязей. Плоды цилиндрические, длиной 10-12 см, темно-зеленые с небольшой крапчатостью. Опушение сложное, бугорки среднего размера, расположены часто, светло-коричневого цвета. [20] 3. Филиология продукционных процессов у огурцов 3.1 Световой режим Огурец - культура светолюбивая, растение короткого дня. Большая вегетативная масса и мало плодов образуется при продолжительном дне [21]. На скорость развития растений огурца влияет интенсивность света. Для огурца минимальная интенсивность освещенности - 200 люкс. Недостаток солнечного освещения снижает ассимиляцию и задерживает цветение на 1-2 недели. При недостатке света в плодах накапливается меньше сахаров и других питательных веществ. В период плодоношения минимальная освещенность должна быть 8000 люкс., средняя сумма ФАР при посадке 15-18, в начале плодоношения 30-32 кал/см2 [21]. Свет высокой интенсивности вызывает ускорение цветения; повышает урожайность и качество продукции. По качественным характеристикам освещения, коротковолновые сине-фиолетовые лучи в солнечном свете ускоряют развитие растений короткого дня, способствуют лучшему цветению, образованию большого количества женских цветков и получению высокого раннего урожая плодов. На открытых, хорошо освещенных грунтах культура огурца дает хороший урожай (рисунок 3.1). Огурец наиболее теневынослив по сравнению с томатом и перцем, поэтому ему иногда полезно небольшое затенение. Искусственное освещение применяют лишь при выращивании рассады огурцов. Рисунок 3.1 - Выращивание огурцов на сетке в условиях открытого грунта и естественного освещения. 3.2 Тепловой режим Огурцы по своему происхождению относятся к тропическим видам растений. Поэтому оптимальная температура почвы, необходимая для прорастания семян огурца, составляет +15-18°С. Закаленные, наклюнувшиеся семена огурцов могут прорастать при температуре +10 +13°С, при более низкой температуре они загнивают. Оптимальная температура для роста и развития огурца +20-25°С. При повышении температуры до +25 0С прорастание семян ускоряется, и всходы появляются на пятые-шестые сутки после посева, а при +17…+20 0С - на десятые. После появления всходов, во избежание их вытягивания, температуру снижают до 16-17 0С. При снижении температуры ниже +10 0С всходы прекращают расти, желтеют и загнивают, а понижение температуры воздуха до +3…+4 0С в течение трех-четырех суток обычно вызывает гибель растений. Огурец наиболее чувствителен к температурному режиму в период формирования репродуктивных органов. Снижение температуры ниже +16°С и повышение выше +25°С в период цветения угнетающе действует на рост пыльцевых трубок - пыльца становится стерильной. Плоды огурца растут главным образом ночью, когда происходит распад органических веществ и отток его продуктов в плоды. Наиболее интенсивно наливаются зеленцы при температуре +20-25°С днем и +18-20°С ночью, при более низких температурах плодоношение приостанавливается. Биологически активной для огурца считается температура выше +10°С. Сумма тепла, необходимая для наступления его технической спелости, составляет 800-1080°С [22]. Колебание температур, в особенности высокая температура без долгого увлажнения почвы неблагоприятно сказываются на росте и развитии огурца. Если температура понижается ниже отметки 20°С культура огурца утрачивает способность должным образом усваивать питательные вещества. Наиболее благоприятна для огурца выровненная среднесуточная температура воздуха, незначительные суточные колебания температуры, медленное понижение ее в конце вегетации [23] Многочисленные исследования культуры огурца показали, что наиболее благоприятная температура почвы для выращивания огурцов находится в пределах в пределах 24-26 0С. Эффективным способом борьбы с перегревами - периодическое кратковременное дождевание растений (1-2 минут) через каждые 1,5-2 часа, которые снижают температуру воздуха на 2-4°С, способствуют уменьшению водного дефицита листьев. Также применяют забеливание кровли суспензией мела [24]. Различные сорта огурцов не одинаково реагируют на понижение температуры. Крупноплодные европейские сорта более требовательны к теплу, чем мелкоплодные огурцы. 3.3 Водный режим Огурец - одна из наиболее влаголюбивых овощных культур. Плоды его содержат до 96% воды. Повышенная требовательность огурцов к влажности почвы и воздуха объясняется, с одной стороны, слабо развитыми, неглубоко расположенными корнями, большой испаряющей листовой поверхностью, а с другой - коротким вегетационным периодом, в течение которого растения должны сформировать урожай [23]. Избыточная влажность почвы в сочетании с пониженной температурой приводит к отмиранию корневой системы. Оптимальная влажность почвы для огурца - 75-85% НВ, а относительная влажность воздуха - 70-80%. Более высокая влажность почвы нужна растениям в первый период вегетации - до цветения. Наибольшее количество воды растение расходует в период интенсивного плодоношения [22] Многолетними исследованиями академика А.С. Болотских [23] установлено, что растения хорошо растут и продуктивно развиваются при влажности в корнеобитаемом слое почвы не ниже 80% от наименьшей влагоемкости в течение всего вегетационного периода. Критические периоды во влагообеспеченности огурца наступают при прорастании семян, появлении всходов, образовании двух-трех листьев и плодоношении. Размещение основных корней в быстро просыхающем верхнем слое почвы (до 30 см), высокая требовательность огурца к влажности воздуха и почвы требуют частых поливов, особенно в период формирования плодов и плодоношения растений. Освежительные поливы, проводимые в наиболее жаркие и засушливые дни, в период плодоношения огурца способствует повышению относительной влажности воздуха на 10-18% и снижению температуры воздуха на 3-50С (рисунок 3.2). Рисунок 3.2 - Бороздки для полива огурцов Содержание воды в листьях в зависимости от фазы развития составляет 81-90% сырой массы, а без орошения соответственно 79-87%. Наибольший расход воды наблюдается в полуденные часы, наименьший - в утренние часы. В теплицах огурцы хорошо растут и развиваются только при высокой влажности воздуха и почвы. В солнечную погоду влажность воздуха в теплицах должна быть в пределах 85-95%. Зимой и осенью в пасмурные дни влажность снижают до 70%. Увеличение влажности воздуха в теплицах достигается путем опрыскивания растений водой, а также опрыскивания отопительной системы, почвы, стен и стекол теплиц, поливом дорожек. Для этой цели используют распылители различных конструкций, лейки, шланги. Понижают влажность проветриванием. В солнечные дни растения опрыскивают два раза, а в особо жаркие - до трех раз. В холодную и пасмурную погоду избегают опрыскивать растения, так как это может привести к заболеваниям. В неблагоприятную погоду растения поливают только в середине дня, к вечеру они должны обсохнуть. Влажность почвы не должна быть избыточной, поэтому надо делать хороший дренаж. 3.4 Пищевой режим Растения культуры огурца наиболее требовательны пищевому режиму [25,26]. Недостаток азота ослабляет растения, избыток приводит к бесплодию растений огурца. Фосфор ускоряет рост плодов, улучшает их качество, повышает содержание сахаров, витаминов и других веществ в плодах. При его недостатке замедляется рост растений и плодов. Особую роль в развитии огурцов играет калий. При недостатке калия в почве верхушки завязей желтеют и осыпаются. Огурцы требуют невысокой концентрации почвенного раствора, поэтому система питания должна быть из дробного внесения удобрений - основное удобрение и жидкие подкормки [27]. От начала цветения до образования завязей в растение поступает до 20% питательных веществ, а основная часть (70%) расходуется в период плодоношения. Питание дифференцируют по фазам роста и развития растений. Важнейшими элементами питания являются макроэлементы (N, Р, К, Са, Mg) и микроэлементы (В, Мn, Сu, Zn, Mo и др.). (таблица 3.1). Микроэлементы готовят в маточном, то есть концентрированном, растворе из расчета на 10 л воды: борной кислоты - 28,6 г, сернокислого марганца - 18 г, сернокислого цинка-2 г, сернокислой меди - 0,8 г. Отдельно готовят раствор лимоннокислого железа из расчета 15-17 г на 10 л воды. Огурец хорошо растет на окультуренных, богатых гумусом легких и средних суглинках с высоким содержанием питательных веществ в легко усвояемой форме. Таблица 3.1 - Важнейшие макроэлементы питания культуры огурца № п/п Наименование микроэлемента Влияние на культуру огурца 1 Азот (N) При недостатке в почве усвояемого азота растения плохо растут, листья становятся бледно-зелеными, затем желтеют. Цветки крупные, плоды укороченные, светло-зеленые заостренные. Изменение количества азота, особенно при недостатке фосфора, вызывает усиленный рост вегетативных органов, цветение и плодоношение задерживается. 2 Фосфор (Р) Большое значение в начальный период развития имеет фосфор. Он входит в состав сложных белков, участвует в построении клеток, ускоряет плодоношение. Недостаток его сдерживает поступление азота в корневую систему. Длительное фосфорное голодание ослабляет растение, листья становятся мелкими, поврежденные листья увядают. 3 Калий (К) Больше всего огурец выносит из почвы калия, который легко усваивается, регулирует обмен веществ в растении, повышает устойчивость к болезням, холодостойкость, увеличивает содержание сухого вещества, сахаров, улучшает вкус плодов. При недостатке калия на краях листьев появляется бледно-желтая кайма. 4 Кальций (Са) Стимулирует рост корней, особенно корневых волосков, улучшает структуру почвы, снижает кислотность. При недостатке его по краям и между жилками листьев наблюдаются белые пятна, в дальнейшем только главные жилки остаются зелеными. 5 Магний Играет важную роль во многих жизненных процессах растений. При его недостатке на старых листьях между прожилками появляются желтые пятна (хлороз). При избытке магния листья становятся более темными, иногда скручиваются. Кроме основных элементов питания применяют также микроэлементы: бор, марганец, цинк, молибден и др. Наиболее благоприятное количество гумуса в почвах для огурца 3-4%. Огурец не выносит высокой (более 1%) концентрации почвенного раствора и кислых засоленных почв. Оптимальная концентрация минеральных солей в почве: для проростков 0,034%, для взрослых растений 0,05%. Огурец не выносит холодных почв, которые задерживают рост корней, потребление воды и питательных элементов. Огурец принято считать растением с малым выносом питательных веществ. 3.5 Воздушно-газовый режим Большое влияние на активность фотосинтеза огурца оказывает уровень снабжения листьев углекислым газом. Огуречное растение из воздуха получает углекислый газ и кислород. Содержание углекислого газа в воздухе очень мало - 0,03%, а огурец наиболее продуктивно развивается, если в приземном слое содержится не менее 0,3-0,5% углекислоты. Увеличение содержания углекислоты в воздухе теплиц значительно повышает урожай огурцов. Самый большой и лучшего качества урожай можно получить при содержании в воздухе углекислоты 0,50-0,74%. Оптимальная концентрация углекислого газа в воздухе для огурца составляет 0,3-0,6%. Процесс фотосинтеза при такой концентрации протекает более интенсивно. Содержание СО2 в воздухе грунта более 1% вызывает отравление растений. Воздействие на растения огурца углекислого газа способствует обильному образованию женских цветков, повышению урожайности. Воздух обогащается углекислым газом в процессе разложения органического вещества почвенными микроорганизмами. Поэтому огурец отзывчив на внесение свежего навоза. В связи с этим внесение органических удобрений под огурец не только улучшает физико-химическое состояние почвы и пополняет запасы питательных элементов в ней, но и является источником углекислоты. Оптимальное соотношение жидкой, твердой и газообразных фаз почвы для растений огурца должно быть 1: 2: 3 [22]. 4. Экспериментальная часть 4.1 Задачи и актуальность исследования (опыта № 1) В нашей работе мы рассмотрели выращивание овощных и декоративных культур по технологии "DIF" и технологии "DROP" [2,3], используя научные данные Института биологии Карельского научного центра РАН [9]. Технология "DIF" основана на использовании дневных и ночных температур [6]. Растения количественно реагируют на величину и знак температурного градиента - чем больше величина отрицательного градиента, тем больше ингибируется рост стебля. Современная технология "DROP", основана на кратковременном снижении температур в суточном цикле [8], что также позволяет управлять габитусом растений*1. Использование технологии кратковременных снижений температуры весьма актуально для выращивания растений защищенного грунта. Целью настоящей работы, было изучить влияние ежесуточных кратковременных снижений температуры на формирование габитуса растений огурца на ранних этапах онтогенеза в условиях разных фотопериодов. 4.2 Методика проведения опыта № 1 Рисунок 4.1 - Семена огурца (Cucucmis sativus L., сорт Зозуля) Семена огурца (Cucucmis sativus L., сорт Зозуля) (рисунок 4.1) проращивают в чашках Петри при 280С на протяжение двух суток, затем высаживают в вазоны с песком и переносят в камеры искусственного климата ВКШ-73. Опыты проводят при разных фотопериодах с выдерживанием одинакового суточного светового интеграла. Интенсивность света (лампы ДРЛ-400) составляет 150, 100, 75 и 50 Вт/м2 при фотопериодах 8/16, 12/12, 16/8 и 24/0 ч соответственно. Относительная влажность воздуха должна быть 60-70 %. До начала низкотемпературных обработок растения выращивают при оптимальных условиях (2 суток при 300С и 2 суток при 23 0С) [1]. По достижении фазы полностью раскрытых семядолей растения контрольного варианта оставляют при 200С, опытные растения подвергают в течении 6 суток ежесуточным снижениям температуры на 2 и 6 ч (таблица 4.1, варианты ДРОП_2, ДРОП_6) в конце ночного периода или до завершения 24-ч цикла при круглосуточном освещении. Снижение температуры до 120С проводят с 220С в варианте ДРОП_2 и с 250С - в варианте ДРОП_6. По окончанию температурных обработок определяют линейные размеры, высоту растения и длину черешка первого настоящего листа. Повторность опыта в пределах варианта - десятикратная, каждый опыт проводят 2 раза. Результаты опыта заносят в таблицу. 4.3 Результаты исследования опыта № 1 Таким образом результаты опыта показали, что кратковременные снижения температуры уменьшили высоту растений огурца только в условиях нейтрального фотопериода (табл.4.1 - представлены средние значения). Другие исследования в фотопериодах такого морфогенетического эффекта не показывают (табл.1) Можно предположить, что отсутствие морфогенетического эффекта по высоте растения может быть связано с тем, что гипокотиль: *2,*1 - Габитус растений - внешний вид надземной части растения, *2 - Гипокотиль - корневая часть оси зародыша (часть стебелька, располагающаяся ниже семядолей) определяющий высоту растений на изученном этапе онтогенеза, сформировался полностью до начала низкотемпературных обработок. Таблица 4.1 - Влияние ежесуточных кратковременных снижений температуры (на 2 и 6ч) на высоту растений огурца (см) на ранних этапах онтогенеза в условиях разных фотопериодов Вариант опыта Продолжительность фотопериода, ч 8/16 12/12 16/8 24/0 Контроль 8,7 6,5 5,4 3,2 ДРОП_2 7,9 5,6 5,4 3,4 ДРОП_6 9,3 5,3 5,3 3,6 Также в результате кратковременных низкотемпературных воздействий в условиях всех фотопериодов, отмечаем уменьшение длины черешка первого листа при ежесуточном снижении температуры на 6 ч в конце ночного периода. (таблица 4.2). Данные морфогенетический эффект представляет несомненный интерес, поскольку именно длина черешка листьев во многом определяет внешний вид надземной части растений огурца. Таблица 4.2 - Влияние ежесуточных кратковременных снижений температуры (на 2 и 6ч) на длину черешка (см) первого настоящего листа растений огурца на ранних этапах онтогенеза в условиях разных фотопериодов Вариант опыта Продолжительность фотопериода, ч 8/16 12/12 16/8 24/0 Контроль 1,8 1,5 1,7 1,9 ДРОП_2 1,6 1,4 1,6 1,6 ДРОП_6 1,5 1,3 1,3 1,3 Вывод: Проведенные исследования дали возможность нам изучить продукционные процессы (рост и развитие габитуса огурца) в растениях огурца сорта Зозуля под действием различных показателей температуры. Исходя из описания вышеизложенного опыта, мы видим, что технология кратковременных снижений температуры может быть успешно использована для получения компактной рассады растений огурца независимо от длительности фотопериода. 4.4 Задачи и актуальность исследования (опыта № 2) В контролируемых и естественных условиях произрастания растений постоянно меняются уровень освещенности, температура, концентрация СО2 и другие факторы. Приспособление растений при этом происходит в динамическом режиме, задаваемом периодом изменений факторов среды. Данные экспериментов Кособрюхова А.А. дали нам возможность рассмотреть закономерности длительного, в течение нескольких недель, и кратковременного, в течение нескольких часов, периодического повышения концентрации углекислоты на активность фотосинтетического аппарата и содержание углеводов в листьях 3-недельных растений огурца (Cucumis sativus L.) 4.5 Методика проведения опыта № 2 Растения огурца (Cucumis sativus L., гибрид Московский тепличный), выращивают на питательном растворе Кнопа в вегетационных камерах КВ-1Р при естественной и повышенной концентрации углекислоты в течение 2124 дней. Подачу СО2 в камеры осуществляют в течение всего периода выращивания растений в дневное время с помощью разработанной системы, включающей баллон с СО2, редуктор, электромагнитный клапан СКН-2, игольчатый кран точной регулировки, распределительные трубки [10-11]. В ночное время растения находятся при естественной концентрации углекислоты в воздухе. Включение и выключение электромагнитного клапана осуществляется в автоматическом режиме с помощью часового механизма камеры КВ-1Р. Опыт начинают при естественной [CO2], равной 0.03%, после чего через 3 ч концентрацию СО2 повышают до 0.1% и затем цикл повторяли (т.е.3 ч при естественной [CO2], затем 3 ч при повышенной [CO2]). В результате растения в течение дня находились при повышенной [CO2] в течение 6 ч. Интенсивность света под лампами ДРЛФ-400, совместно с зеркальными лампами ЗН-8 должна составлять 105 Вт/м2, температурный режим день/ночь. СО2-газообмен измеряют с помощью дифференциального СО2/Н2О инфракрасного газоанализатора Ciras-2 (Великобритания), соединенного с листовой камерой-прищепкой площадью 2.5 см2 и прикрепленным к ней источником света. Для построения углекислотной зависимости с помощью микропроцессора устанавливали уровни концентрации углекислоты в воздухе от 0 до 2.4 ммоль СО2/моль. При расчетах параметров используют уравнения, описывающие зависимости на различных участках лимитирования СО2-газообмена: для активности РБФК/О (Wc), скорости регенерации РБФ (Wj) а также скорости регенерации Pi (Wp) [17]. Во всех опытах каждый вариант включает по 3 повторности. Результаты исследований заносят в таблицу. 4.6 Результаты исследования опыта № 2 Таким образом скорость фотосинтетического поглощения углекислоты растениями огурца, определяется работой самого фотосинтетического аппарата, а также степенью открытости устьиц. В условиях периодического повышения [CO2] в утренние часы наблюдали высокую скорость фотосинтеза, несмотря на то, что растения в этот период находились при естественном уровне (0.03%) углекислоты. В середине дня скорость фотосинтеза снижалась по сравнению с утренними значениями, как в период с естественной, так и при повышенной [CO2]. Однако при 0.1% [CO2] фотосинтез был несколько выше по сравнению с периодом, когда растения находились при естественной [CO2] В зависимости от времени проведения исследований - начале, середине или конце дня, а также начале или конце периодов с естественной или повышенной [CO2] - лимитирующими были разные компоненты фотосинтетического аппарата растворимые сахара. Поскольку накопление углеводов в листьях определяется не только скоростью их синтеза в листьях, но и скоростью оттока в другие органы растений, в [15, 19] последующем определили содержание неструктурных углеводов в разных органах. Важная роль в регуляции фотосинтеза принадлежит пулу крахмал?. Снижение положительного эффекта CO2 на активность фотосинтетического аппарата в условиях кратковременного и длительного действия углекислоты на растения могло быть обусловлено изменением содержания неструктурных углеводов. (таблица 4.3) Таблица 4.3 - Параметры аппроксимации углекислотных кривых СО2-газообмена листьев растений, выращенных в условиях периодического 3-часового повышения [СО2] Параметр 0.03% 0.1% 14: 30 16: 30 13: 30 17: 30 Скорость темнового выделения СО2, мкмоль/ (м2 с) 2.39 1.62 4.89 1.62 Эффективность карбоксилирования, мкмоль СО2/ (м2 с Пa) 0.80 2.08 1.92 0.34 Максимальная скорость карбоксилирования, мкмоль/ (м2 с) 28.50 20.80 48.80 22.70 Скорость утилизации триозофосфатов, мкмоль/ (м2 с) 3.69 4.08 4.65 10.87 Максимальная скорость поглощения СО2, мкмоль/ (м2 с) 18.70 23.70 24.96 26.87 Вывод: Данные исследований позволяют считать, что у растений развиваются адаптивные процессы, ведущие к изменению активности световых и темновых реакций фотосинтеза. Изменение скорости реакции карбоксилирования при кратковременном повышении [CO2] связано с изменением активности самого фермента РБФК/О, скорости реакции регенерации РБФ. Последовательное включение и длительность сохранения преобладающей роли каждого из этих процессов различались в зависимости от предшествующего периода с естественной или повышенной концентрацией углекислоты, а также от времени суток. Согласование работы всех систем регуляции обеспечивает эффективное использование растениями повышенной [CO2], что в итоге выражается в более высокой продуктивности растений. Выводы 1. На морфологическое строение и биологию культуры огурца, в частности длину стебля и побегов существенно влияют условия выращивания. 2. Для огурцов выделили детерминантные формы и "кустовые". 3. Огурцы по типу опыления можно разделить на пчелоопыляемые и партенокарпические (бессемейные). 4. На скорость развития растений огурца влияет интенсивность света. 5. Поддержание оптимального водного режима почвы и воздуха при выращивании огурца - одно из важных условий для нормального развития растений и получения высоких урожаев качественной продукции. 6. Многочисленные исследования культуры огурца показали, что наиболее благоприятная температура почвы для выращивания огурцов находится в пределах в пределах 24-26 0С. 7. Важнейшими элементами питания являются макроэлементы (N, Р, К, Са, Mg) и микроэлементы (В, Мn, Сu, Zn, Mo и др.). 8. Воздействие на растения огурца углекислого газа способствует обильному образованию женских цветков, повышению урожайности. 9. Технология кратковременных снижений температуры может быть успешно использована для получения компактной рассады растений огурца независимо от длительности фотопериода. 10. Скорость фотосинтетического поглощения углекислоты растениями огурца, определяется работой самого фотосинтетического аппарата, а также степенью открытости устьиц. Список используемой литературы 1. Марковская Е.Ф. Адаптация Cucucmis sativus L. К температурному фактору в онтогенезе // Физиология растений. - 1994. Т.41, № 4. С. 589-594 2. Марковская Е.Ф., Сысоева М.И. Роль суточного температурного градиента в онтогенезе растений. М.: Наука, 2004. 119 с. 3. Moe R., Heins R. D. Thermo - and photomorphogenesis in plants // Adv. Floriculture Res. Agric. Univ. of Norway. 2000. Rep. № 6. P.52-64. 4. Деева В.П. Ретарданты - регуляторы роста растений. Минск: Наука и техника, 1980.173 с. 5. Erwin J. E., Heins R. D., Karlsson M. G. Thermomorphogenesis in Lilium longiflorum // Am. J. Bot. 1989. V.76. P.47-52. 6. Heins R. D., Erwin J. E. Understanding and applying DIF // Greenhouse Grower. - 1990. V.8. P.73-78. 7. Мое R., Mortensen L. M., Grimstad S. O. Control of plant morphogenesis without growth retardants // Acta Hortic. 1992. V.319. P.323-328. 8. Mortensen L. M., Moe R. Effects of various day and night temperature treatments on the morphogenesis and growth of some greenhouse and bedding plant species // Acta Hortic. 1992. V.327. P.77-86 9. Спиридонова Е.А., Шерудило Е.Г., Шибаева Т.Г., Сысоева М.И. Влияние ежесуточных кратковременных снижений температуры на формирование габитуса растений огурца в условиях разных фотопериодов // Фундаментальные и прикладные проблемы ботаники в начале XXI века: Материалы всеросс. конф. (22-27 сентября 2008 г.). Часть 6: Экологическая физиология и биохимия растений. Интродукция растений. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2008. C. 125-127. 10. Гродзинский Д.М. Биофизика растений. Киев: Наук. думка, 1972.256 с. 11. Мокроносов А.Т. Онтогенетический аспект фотосинтеза. М.: Наука, 1981.194 с. 12. Цельникер Ю.Л., Осипова О.П., Николаева М.К. Физиологические аспекты адаптации листьев к условиям освещения // Физиология фотосинтеза / Под ред. Ничипоровича А.А. М.: Наука, 1982. С.187-203. 13. Бухов Н.Г. Динамическая световая регуляция фотосинтеза // Физиология растений. 2004. Т.51. С.825-837. 14. Курец В.К. Системный подход к исследованию СО2-газообмена и терморезистентности растений: Автореф. дис. … докт. биол. наук. М.: ТСХА, 1990.40 с. 15. Дроздов С.Н., Курец В.К. Последействие ночных температур на нетто-фотосинтез интактных растений огурца // Докл. РАН. 1999. Т.368. С.423-425. 16. Безденежных В.А. К вопросу о формализации процесса адаптации растений // Влияние факторов внешней среды и физиологически активных веществ на терморезистентность и продуктивность растений / Под ред. Дроздова С.Н., Титова А.Ф. Петрозаводск: изд-во Карельского ф-ла АН СССР, 1982. С.94-103. 17. Гуляев Б.И., Рожко И.И., Рогаченко А.Д., Голик К.Н., Митрофанов Б.А., Борисюк В.А. Фотосинтез, продукционный процесс и продуктивность растений. Киев: Наук. думка, 1989.152 с. 18. Лайск А.Х. Кинетика фотосинтеза и фотодыхания С3 растений. М.: Наука, 1977.195 с. 19. DeLucia E. H., Sasek T. W., Strain B. R. Photosynthesis Inhibition after Long-Term Exposure to Elevated Levels of Atmospheric Carbon Dioxide // Photosynth. Res. 1985. V.7. P.175-184. 20.А.Е. Портянкин. Современные гибриды огурца для открытого грунта // Вестник овощевода № 1, 2009 г. 21. Ващенко С.Ф., Чекунова З.И., Савинова И.И., и др. Овощеводство защищенного грунта. - М.: Колос, 1984. - 272 с. 22. Лебедева А.Т., Огурец. М.: Росагропромиздат, 1988 - 48 с. 23. Болотских А.С. Огурцы. Харьков. "Фолио", 2002. - 287 с. 24. Советкина В.Е., и др. Овощеводство защищенного грунта. - М.: Колос, 25. Глунцов Н.М., Штефан В.К. Удобрения овощных культур. - М.: Московский рабочий, 1975. - с.67-117. 26. Журбицкий З.И. Физиологические и агрохимические основы применения удобрений. М.: АН СССР, 1963. - 294 с. 27. Магницкий К.П. Диагностика потребности растений в удобрениях. М.: Московский рабочий., 1972. - с.216-231. - 271 с. |