Agrobiological assessment of winter garlic samples based on economically valuable characteristics in the Leningrad region

Full Text

Введение

Семейство Луковые (Alliaceace) включает в себя около 30 родов, самый крупный из которых Allium L. Именно чесноку род обязан своим названием.

Чеснок (Allium sativum L.) – представитель типичного лукового растения. Родина – горные районы Средней Азии, где он произрастает в составе естественного фитоценоза.

Чеснок является одним из самых ценных продуктов питания среди овощных культур, поэтому увеличение его производства связано с возрастающими потребностями населения, перерабатывающей промышленности и медицины.

По своему биохимическому составу он богаче репчатого лука, а по содержанию питательных веществ, как и лук, превосходит все овощные культуры. В луковицах содержится 35…42% сухих веществ, они богаты витаминами С, В1, В2, РР, солями кальция, фосфора, серы. меди, железа и йода. B состав чеснока входит более 17 макро и микроэлементов, он является одним из основных источников селена и германия для организма человека. В чесноке присутствуют особо ценные аминокислоты, в нем много лизина. В луковице чеснока содержатся природные антибиотики и антиоксиданты, которые нейтрализуют свободные радикалы, обладают фитонцидными и бактерицидными свойствами и повышают сопротивляемость организма человека к простудным и инфекционным заболеваниям. Кроме того, в чесноке содержатся гликозиды, пектиновые вещества, органические кислоты. Специфический вкус и запах, а также бактерицидное действие чесноку придает эфирное масло, количество которого зависит от степени зрелости луковиц, сорта и условий выращивания (Котов и др., 2022).

В Российской Федерации выращивают местные и селекционные сорта. В Государственном реестре селекционных достижений РФ, допущенных к использованию в 2024 году, значится 101 сорт чеснока озимого (Государственный реестр селекционных достижений, 2024). Основные товарные площади культуры сосредоточены в Воронежской, Тамбовской, Ростовской областях, Краснодарском и Ставропольском крае. В Северо-Западном регионе производственные посадки занимают незначительные площади, а выращивание чеснока сосредоточено в личных подсобных хозяйствах. Объясняется это недостаточным количеством посадочного материала, адаптированного к зонам выращивания. Успех возделывания чеснока в условиях региона во многом зависит от правильного выбора сорта (Улимбашев, 2021). Селекция чеснока включает отбор, изучение и улучшение местных сортов, что позволяет создать новые высокопродуктивные и устойчивые к болезням и вредителям сорта с повышенным содержанием сахаров, эфирных масел и биологически активных веществ. Для селекционной работы необходим хорошо изученный исходный материал, обладающий комплексом хозяйственных ценных признаков, который может быть использован в качестве источника высокой продуктивности и экологической стабильности (экологическая устойчивость). Важную роль для селекции чеснока представляют местные сорта (клоны), отобранные из различных по почвенно-климатическим условиям регионов. По мнению С.В. Жарковой (2019) оценка реакции сорта на воздействие факторов среды, его возможности к приспособляемости, способствует правильному выбору направления ведения селекционного процесса, что является важным условием сортообновления. Изучение генофонда луковых культур с целью подбора исходных форм для селекции на зимостойкость, продуктивность, устойчивость к биотическим и абиотическим факторам среды, качество продукции имеет большую практическую ценность, так как позволяет создать новые перспективные сорта для Северо-Западного региона РФ (Адрицкая, 2021).

Поэтому актуальными остаются вопросы, связанные с выбором адаптированных к условиям зоны выращивания высокоурожайных сортов, обладающих высоким качеством продукции.

Цель исследования – сравнительная оценка коллекционных образцов чеснока озимого по основным хозяйственно ценным признакам и выделение перспективных для выращивания и использования в селекционной работе в условиях Северо-Запада России.

Для достижения поставленной цели предусматривалось решение следующих задач: изучить особенности роста и развития коллекционных образцов чеснока; оценить коллекционный материал чеснока озимого по продуктивности, качеству продукции и выделить образцы с высоким уровнем признаков.

Объекты и методы исследования

Экспериментальная работа проводилась в 2021, 2022 и 2024 годах на опытном поле отдела генетических ресурсов овощных и бахчевых культур Пушкинских лабораторий ВИР на материале поддержания и изучения генофонда чеснока озимого. Почвы опытного поля дерново-подзолистые, легкосуглинистые, содержание гумуса 3,1%, pH – 6,5, обеспеченность подвижными формами фосфора и калия – средняя.

Метод исследования – лабораторно-полевой. Площадь учетной делянки 2,0 м². Повторность трехкратная, схема посадки 62 + 8/2 × 10 см, густота стояния 280 тыс. шт./га. Размещение делянок в опыте рандомизированное.

Объектами исследований служили образцы чеснока озимого отечественной селекции (местная популяция) из различных по климатическим условиям областей РФ. Схема опыта включает следующие образцы чеснока:

• Ленинградский местный (К-6093)
• Псковский местный (К-6098)
• Архангельский местный (К-7369)
• Чемальский (К-7374), Алтайский край
• Саратовский местный (К-7310)
• Московский местный (К-6170)
• Карельский местный (К-6235)
• Краснодарский местный (К-6108)
• Зимостойкий (К-5237), Ленинградская обл.

В качестве контроля использовали образец Ленинградский местный (К-6093).

Учеты и наблюдения выполняли согласно методике ВИР по изучению коллекционного материала луковых культур (Пережогина и др,2005).

Во время изучения коллекционного материала проводились фенологические наблюдения, биометрические учёты растений, учет урожайности, зимостойкости и качества продукции.

Биометрические учеты проводили в динамике, с интервалом 20 дней. Измеряли высоту растений, подсчитывали количество листьев, длину и ширину листьев, определяли площадь ассимиляционной поверхности по методике A.C. Лахина (1978). При уборке измеряли диаметр и массу каждой луковицы, количество и массу зубков, форму и цвет зубков.

Биохимические анализы выполняли в биохимической лаборатории Санкт-Петербургского Государственного аграрного университета. Содержание сухого вещества определяли методом высушивания при температуре 105°С до постоянной массы; сумму сахаров по Бертрану; аскорбиновую кислоту по И.К. Мурри; содержание нитратов потенциометрическим методом.

 Учёт урожайности проводили путём взвешивания, по учётным делянкам. Постановку опытов, учеты, наблюдения и статистическую обработку результатов исследований проводили методом дисперсионного анализа (Доспехов, 2011).

Результаты и их обсуждение

Чеснок озимый относится к группе зимостойких растений, при этом корневая система формируется при низкой положительной температуре. Высокая зимостойкость и сохранение хорошей густоты стояния растений после перезимовки являются важными предпосылками для получения высокого урожая озимого чеснока (Брунько, Звягина, 2021).

Оптимальным сроком посадки чеснока озимого в условиях Северо-Западного региона является первая декада октября. При посадке в этот срок, посадочный материал до промерзания почвы успевает укорениться и успешно перезимовать

Посадку чеснока осуществляли 5 октября в 2020 году и 10 октября в 2021 и в 2023 годах на глубину 5…6 см с последующим мульчированием перегноем слоем 2 см.

Температурные условия зимнего периода в 2020…2021 году были неблагоприятные: после теплого и малоснежного декабря 2020 года, в январе 2021 года средняя месячная температура была ниже средней многолетней, а количество осадков составило 75% от нормы. В феврале отмечали продолжительные сильные морозы до минус 24ºС, чередующиеся оттепелями. Средняя месячная температура была на 4,2ºС ниже средней многолетней. Возврат холодов до минус 20ºС наблюдали и в марте, при наличии снежного покрова. Оценку зимостойкости чеснока озимого проводили в период весеннего отрастания после появления массовых всходов, по количеству перезимовавших растений и выражали в % от количества высаженных зубков. Несмотря на суровые условия перезимовки, все изучаемые образцы чеснока озимого оказались достаточно зимостойкими: 92,9…96,4%. Максимально высокая зимостойкость была у образцов Архангельский, Зимостойкий и Ленинградский, а наименьшая у образца Краснодарский (92,9%).

Температурные условия зимних месяцев 2021/2022 и 2023/2024 годов были близки к средним многолетним с достаточным снежным покровом, высота которого на опытном участке составляла 40…50 см, что благоприятно сказалось на перезимовке растений. Все изучаемые образцы чеснока озимого характеризовались 100% отрастанием после перезимовки.

Для отрастания и начала формирования листьев в третьей декаде апреля и первой декаде мая 2021 и 2024 года складывались неблагоприятные условия: избыточное увлажнение, частые осадки в виде мокрого снега и дождя с температурой воздуха близкой к климатической норме, а в 2022 году наблюдали недостаток весенней влаги в почве и осадков с температурой, превышающей климатическую норму.

 Особенно важны климатические условия июня и июля для формирования элементов структуры урожая чеснока – нарастания вегетативной массы и формирования луковицы, что подтверждается рядом исследований. Рост и развитие зависят от условий, складывающихся во время прохождения фенологических фаз, и в целом за период вегетации (Панкратов и др., 2022).

В 2021 году в летние месяцы складывались не очень благоприятные условия для чеснока, в связи с засушливой погодой и повышенным на 4,5…5,0ºС относительно средней многолетней температурой, при этом осадки составили 38% и 62% от климатической нормы и возникала необходимость проведения полива.

Лучшие погодные условия в летние месяцы складывались в 2022 году, когда в июне фиксировали температуру на 1,5ºС выше климатической нормы, а в июле близкой к норме. При этом осадки в июне составили 67%, а в июле 90% от нормы.

В 2024 году с 10 мая и до конца месяца формирование погодных условий происходило под влиянием процессов антициклонического характера со значительным дефицитом осадков (14% от нормы). В июне и июле наблюдалась жаркая погода, превышающая на 1,9…2,9ºС среднемноголетние значения, с недостаточными условиями увлажнения (72% от климатической нормы), что привело к снижению урожайности чеснока озимого.

Таким образом, в годы исследований почвенно-климатические условия вегетационного периода отличались от среднемноголетних показателей и характеризовались недостаточным увлажнением и температурой, превышающей климатическую норму в летние месяцы.

 Наблюдения за фенологическими фазами показали, что отрастание у изучаемых образцов начиналось не одновременно. Начало роста чеснока рано весной характеризуется прорастанием почек и появлением всходов, которые зависели от особенностей образца, температуры и влажности. Появление всходов в 2021 году отмечали в конце апреля, в 2022 и 2024 годах в первой декаде мая. Разница в отрастании различалась в пределах 2…5 дней. У прорастающих зубков первый лист имел очень короткую округлую пластинку длиной 0,7…2,0 см, которая в дальнейшем удлиняется. После появления первых листьев растения вступают во второй период жизни, который характеризуется быстрым ростом листьев и корневой системы и до фазы созревания растения в опыте развивались практически одинаково.

Наиболее важный период жизни растений начинается, когда из верхней части ложного стебля и пазух листьев появляются стрелки. Он характеризуется началом и быстрым нарастанием луковицы. Стрелки с воздушными луковичками оставляли для дальнейших наблюдений и оценке их по количеству и массе.

Большое значение для урожая и его качества имеет правильный выбор срока уборки чеснока озимого. Признаками готовности чеснока к уборке считали разрыв обертки соцветия и пожелтение листьев. К уборке чеснока приступали, когда у луковиц раскрывалась общая покровная чешуя: в 2021 году 2 августа, в 2022 году 15 августа, а в 2024 году 10 августа. Таким образом, продолжительность вегетационного период чеснока озимого определялась метеорологическими условиями года. В наших исследованиях продолжительность вегетационного периода от появления всходов до уборки составила в 2021 году 92…96 дней, в 2022 году 100…105 дней, а в 2024 году 97…102 дня по вариантам опыта.

Биометрические наблюдения за ростом растений чеснока озимого проводили в динамике, которые позволили получить показатели, характеризующие ассимиляционный аппарат растений: количество листьев, длина листа, ширина листа, площадь ассимиляционной поверхности, высота растений. В таблице 1 приведены данные за месяц до уборки чеснока (первая декада июля), когда растения сформировали наибольший ассимиляционный аппарат.

Таблица 1 – Биометрические показатели образцов чеснока озимого (среднее за 2021, 2022, 2024 гг.)

Изучаемые образцы в опыте среднестебельные растения. Высота растений вместе со стеблем достигала 60,9…70,7 см и различалась по образцам. Наибольшей высотой отличались образцы чеснока Краснодарский, Чемальский и Зимостойкий, у которых стрелка завивается в 2 кольца, а затем распрямляется.

Число листьев у образцов различалось по вариантам опыта и колебалось от 6,0 шт. до 8,1 шт. и было наибольшим у образцов Зимостойкий и Краснодарский, соответственно 7,8 и 8,1 шт. Длина листа была наибольшей у образцов Краснодарский и Чемальский – 45,2…46,8 см, они же имели и наибольшую ширину листа – 2,2 см. Значения показателей длины и ширины листа были стабильны во все годы исследований, независимо от условий, что согласуется с исследованиями других авторов (Жаркова и др., 2018). Важным показателем является величина ассимиляционной поверхности листьев, которая может изменяться в значительных пределах в зависимости от условий выращивания, сорта и фазы развития растений. От площади ассимиляционной поверхности листьев зависит урожай чеснока. Наибольшая площадь листовой поверхности растений сформировалась за месяц до уборки у образцов Чемальский и Краснодарский – 513,0 см² и 558,8 см², соответственно, что больше, чем у контрольного образца Ленинградский на 70 и 86%.

 Показатели, характеризующие структуру урожая: масса луковицы, количество зубков в луковице, масса зубка, а также диаметр луковицы определяли в период уборки чеснока. Масса луковицы в зависимости от образца в 2021 году варьировала от 23,6 г (Московский) до 53,6 г (Зимостойкий). Наибольшее значение по данному показателю отмечали у образцов Краснодарский, Чемальский, Зимостойкий, которые превосходили контроль (Ленинградский) на 41…51% (таблица 2). В условиях 2022 года образцы Чемальский и Краснодарский по массе луковицы превосходили контроль на 24…30%, в 2024 году на 33…43%. Самые мелкие луковицы (средняя масса 27,4 г) были у образца Московский.

Таблица 2 – Характеристика луковиц образцов чеснока озимого в годы исследований

В среднем за три года исследований по массе луковицы выделились образцы Краснодарский, Чемальский и Зимостойкий – 47,8 г, 46,9 г и 44,5 г соответственно. В контрольном варианте средняя масса луковицы составила 34,8 г (рисунки 1…4).

Рисунок 1 – Образец Краснодарский

Рисунок 2 – Образец Чемальский

Рисунок 3 – Образец Зимостойкий

Рисунок 4 – Образец Ленинградский

Определяющим фактором высокой урожайности у образцов Краснодарский, Чемальский и Зимостойкий стало формирование крупной луковицы (44,5…47,8 г). Средний показатель урожайности за три года составил 12,28…13,04 т/га, превысив контрольный образец Ленинградский на 28…35%, что свидетельствует о высоком потенциале продуктивности данных образцов. Менее продуктивными оказались образцы Московский и Саратовский, у которых урожайность по отношению к контролю. составила 78…89%. Достоверная прибавка урожая получена у образца Карельский, которая составила 108% к контролю (таблица 3).

Таблица 3 – Урожайность образцов чеснока озимого в годы исследований, т/га

В результате исследований нами выявлены высокие достоверные корреляционные связи между массой луковицы и урожайностью (r = 0,999), массой луковицы и массой зубка
(r = 0,878).

Стрелкование у образцов чеснока озимого отмечали в конце июня – начале июля. В исследовании была проведена сравнительная характеристика чеснока озимого по основным параметрам воздушных луковичек: масса и высота соцветия, количество бульбочек в соцветии, масса одной бульбочки.

По показателям соцветия выделились образцы Чемальский, Краснодарский и Карельский, у которых были максимальные значения по массе соцветия – 6,7…8,5 г и его высоте – 3,0…3,5 см. Количество бульбочек в соцветии колебалось от 44 шт. у образца Архангельский до 112 шт. у образца Псковский. Самые крупные бульбочки были у образцов Чемальский, Краснодарский и Архангельский – 92…120 мг являлись Образцы Саратовский и Московский характеризовались наименьшей массой бульбочки – 22…24 мг (таблица 4).

Таблица 4 – Характеристика соцветия чеснока озимого (среднее за 2021, 2022, 2024 гг.)

В настоящее время селекционерами установлено, что чем больше масса соцветия, тем крупнее воздушные луковички, а при размножении будут получены более крупные однозубковые и многозубковые луковицы (Середин, 2021).

 Чеснок отличается большой пластичностью и реагирует на изменение почвенно-климатических условий выращивания, включая качественные показатели (Скорина, 2023; Martins et al., 2016). Содержание сухого вещества и сахаров являются важными показателями при оценке качества луковиц. Нашими исследованиями установлены различия у образцов по биохимическим показателям (таблица 5).

Таблица 5 – Биохимические показатели образцов чеснока озимого (среднее)

В годы исследований, характеризующиеся как засушливые, показатели содержания сухого вещества и сахаров в луковицах имели не существенные различия. Коллекционные образцы отличались высоким содержанием сухого вещества (38,3…43,3%) и сахаров (16,8…23,0%). Наибольшее содержание сухого вещества отмечали у образцов Краснодарский (43,3%) и Карельский (42,1%), что выше контроля на 2,1…3,3%, а наименьшее у образца Саратовский (33,2%). Больше всего сахаров содержалось у образцов Краснодарский (23,0%) и Карельский (22,2%), которые превышали значения контроля на 3,0…3,8%. По накоплению аскорбиновой кислоты выделились образцы Московский (17,4 мг/100 г) и Саратовский (16,6 мг/100 г), которые превышали контроль на 5,4…6,2 мг/100 г. ПДК содержания нитратов для чеснока составляет 70 мг/кг. Содержание нитратов в луковицах коллекционных образцов не превышало данной нормы.

Заключение

Проведенные трехлетние исследования позволили выявить образцы с высокими показателями хозяйственно ценных признаков в условиях Ленинградской области.

Изучаемые образцы показали высокую зимостойкость в суровых условиях перезимовки, при отсутствии устойчивого снежного покрова (2020…2021 гг.), которая составила 92,9…96,9%, а при наличии снежного покрова – 100% (2021…2022, 2023…2024 гг.).

Определяющим фактором высокой урожайности у образцов стало формирование крупной луковицы. Образцы Краснодарский, Чемальский и Зимостойкий формируют крупные луковицы со средней массой 44,5…47,8 г и крупные зубки 6,7…8,1 г.

Средний показатель урожайности у образцов Краснодарский, Чемальский и Зимостойкий за три года составил 12,28…13,04 т/га, превысив контрольный образец Ленинградский на 28…35%.

Изучение биохимического состава луковиц чеснока озимого свидетельствует о высоком содержании сухого вещества (41,2…43,3%) и сахаров (21,4…23,0%) у образцов Краснодарский, Чемальский и Зимостойкий.

 Высокая урожайность получена у образца Карельский, которая в среднем за годы исследований составила 10,37 т/га, а луковицы отличались хорошими вкусовыми качествами, благодаря высокому содержанию сухого вещества (42,1%) и сахаров (22,2%). Полученные результаты позволили определить данные образцы, как адаптированные к условиям выращивания, обладающие высоким потенциалом продуктивности и качества луковиц для использования в селекционном процессе.

 Для размножения воздушными луковичками выделились образцы Чемальский, Краснодарский и Карельский.

Благодарности

Благодарность выражается кандидату сельскохозяйственных наук, научному сотруднику отдела генетических ресурсов овощных и бахчевых культур ВИР Шумилиной Вере Владимировне за предоставленную возможность проведения исследований на материале поддержания и изучения генофонда чеснока озимого.

Конфликт интересов: автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.

Отказ от ответственности: заявления, мнения и данные, содержащиеся в публикации, принадлежат исключительно авторам и соавторам. ФГБНУ ВНИИСПК и редакция журнала снимают с себя ответственность за любой ущерб людям и/или имуществу в результате использования любых идей, методов, инструкций или продуктов, упомянутых в контенте.

About the authors

Natalya A. Adritskaya

Author for correspondence.
Email: natali.adritska@mail.ru
SPIN-code: 6947-0877

Candidate of Agricultural Sciences

References

Supplementary files

Supplementary Files

Action

1. JATS XML

Download

2. Figure 1 - Krasnodar local (K-6108)

Download (2MB)

Indexing metadata

3. Figure 2 - Chemalsky (K-7374)

Download (1MB)

Indexing metadata

4. Figure 3 - Winter-hardy sample (K-5237)

Download (763KB)

Indexing metadata

5. Figure 4 - Leningrad sample (K-6093)

Download (1MB)

Indexing metadata