Малообъемная и тонкослойная панопоника в интенсивной светокультуре огурца: основы и результаты применения

Relevance. The year-round provision of the population of our country with fresh vegetable products remainsis relevant. The creation and widespread implementation of high-tech automated phytotechnological complexes based on innovative technologies for growing plants in intensive light culture, including the development of new-generation root-dwelling environments, low-volume and thin-layer analogs of soil and systems for providing plants with water and mineral nutrition elements, is one of the promising ways to solve this problem.The purpose. Assessment of the influence of root environment conditions on the production process of cucumber plants in intensive light culture is the aim of our work.Methods. The research was carried out under controlled conditions of intensive artificial-light culture, when growing a hybrid of cucumber Tristan F1 by using of low-volume and thin-layer analogs of soil with the supply of a nutrient solution to the plant roots through a slit capillary and by drip irrigation with the use of plant growing light equipment developed at Agrophysical Institute.Results. Evaluation of the influence of the conditions of the root environment - alow-volume analogue of the soil based on high-moor peat – agrophyte and a thin-layer analog of the soil based on a clay suspension with a feed of nutrient solution through a slit capillary, on the production process of cucumber plants showed that in comparison with the control – a low-volume analog of the soil-agrophyte with a feed of nutrient solution by drip irrigation, there is growth acceleration of the cucumber hybrid Tristan F1 in the form of a positive trend and reliable values; as well as a significant increase in the number of fruits by 38-43%, the weight of fruits by 52-53% from the plant; an increase in the accumulation of raw by 38-40% and dry weight by 27-32% by cucumber leaves; an increase in the leaf surface area by 38-40%, leaf water content by 7.3- 9.6%; a significant or positive trend increase in the content of calcium in cucumber fruits by 18-29%, magnesium by 20-29%, iron by 5-16%, vitamin C by 17-23%, while the content of heavy metals and nitrates does not exceed exceeded the MPC in all variants. Methods of growing plants on low-volume and thin - layer analogs of soil with the supply of a nutrient solution to the roots through a slit capillary can be recommended for any cultivation facilities in conditions of intensive light culture.Актуальность. Создание и широкое внедрение наукоёмких автоматизированных фитотехкомплексов на основе инновационных технологий выращивания растений в интенсивной светокультуре, включающих разработку корнеобитаемых сред нового поколения, малообъёмных и тонкослойных аналогов почвы и систем обеспечения растений водой и элементами минерального питания – один из перспективных путей решения проблемы круглогодичного обеспечения населения овощной продукцией.Цель работы. Оценка влияния условий корнеобитаемой среды на продукционный процесс растений огурца в интенсивной светокультуре.Методы. Исследования проводили в регулируемых условиях интенсивной светокультуры при выращивании гибрида огурца Тристан F1 на малообъёмных и тонкослойных аналогах почвы с подачей питательного раствора к корням растений по щелевому капилляру и методом капельного полива в вегетационных светоустановках, разработанных в ФГБНУ АФИ.Результаты. Оценка влияния условий корнеобитаемой среды – малообъёмного аналога почвы на основе верхового торфа – агрофита и тонкослойного аналога почвы на основе суспензии из глины с подачей питательного раствора по щелевому капилляру, на продукционный процесс растений огурца показала, что по сравнению с контролем – малообъёмным аналогом почвы – агрофитом с подачей питательного раствора методом капельного полива, наблюдается ускорение развития гибрида огурца Тристан F1 в виде положительной тенденции и достоверных значений; а также значимое увеличение числа плодов на 38-43%, массы плодов на 52-53% с растения; увеличение накопления сырой на 38-40% и сухой массы на 27- 32% листьями огурца; увеличение площади листовой поверхности на 38-40%, обводнённости листьев на 7,3-9,6%; достоверное или в виде положительной тенденции увеличение содержания в плодах огурца кальция – на 18-29%, магния – на 20-29%, железа – на 5-16%, витамина С – на 17-23%, при этом содержание тяжёлых металлов и нитратов не превышало ПДК во всех вариантах. Методы выращивания растений на малообъёмных и тонкослойных аналогах с поступлением питательного раствора к корням по щелевому капилляру могут быть рекомендованы для любых культивационных сооружений в условиях интенсивной светокультуры

ВЛИЯНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ПРЕПАРАТОВ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ И КАЧЕСТВО ПЛОДОВ ПЕРЦА СЛАДКОГО В УСЛОВИЯХ ИНТЕНСИВНОЙ СВЕТОКУЛЬТУРЫ

Effects of humic preparation (HP) Stimulife and PGPR (plant growth promotion rhizobacteria) Bacillus subtilis №2 on the productivity and quality of the sweet pepper (Capsicum annuum L.) fruits were studied in the control conditions. It was experimentally established that the use of Stimulife and bacteria Bacillus subtilis №2 resulted in an increase in plant height, productivity and biochemical composition of sweet peppers. Differences in the effect of the studied preparations on the morphometric, phenological and biochemical characteristics of plants and fruits of pepper varieties Ermak and Cinderella were revealed. The bacteria Bacillus subtilis №2 significantly increased the yield, the number of fruits per one plant and the contents of ascorbic acid and carbohydrates in pepper fruits. In this case, the average weight of one fruit of pepper v. Ermak decreased. HP Stimulife increased the pepper yield due to increasing the mean mass of one fruit in both pepper varieties. Joint used of HP Stimulife and bacteria Bacillus subtilis №2 led to an intensification of the production process of plants compared to the experiment variants, in which HP Stimulife was used alone. The yield of sweet pepper Ermak and Cinderella increased by 10-45%, the maturation period of fruits was reduced by 10-14 days, the content of ascorbic acid increased by 25%, sugar content increased to 26%. The expediency of the joint application of HP Stimulife and bacteria Bacillus subtilis №2 in the cultivation of sweet pepper under controlled conditions is substantiated.В условиях интенсивной светокультуры изучено влияние гуминового препарата (ГП) Стимулайф и PGPR бактерий Bacillus subtilis №2 на продуктивность и качество плодов перца сладкого Capsicum annuum L Экспериментально установлено, что применение ГП Стимулайф и бактерий Bacillus subtilis №2 привело к увеличению высоты растений, показателей продуктивности и улучшению биохимического состава плодов перца сладкого. Выявлены различия в действии изучаемых препаратов на морфометрические, фенологические и биохимические характеристики растений перца сортов Ермак и Золушка. Бактерии Bacillus subtilis №2 достоверно увеличивали урожайность, количество плодов на одном растении у обоих сортов и содержание аскорбиновой кислоты и углеводов в плодах. При этом средняя масса одного плода у перца Ермак не изменилась по сравнению с контролем. ГП Стимулайф увеличивал среднюю массу 1 плода у обоих сортов, за счет чего увеличивалась урожайность. Совместная обработка растений ГП Стимулайф и бактериями Bacillus subtilis №2 привела к интенсификации продукционного процесса растений, по сравнению с вариантами опыта, в которых применялся только ГП Стимулайф. Урожайность перца сладкого сортов Ермак и Золушка увеличилась на 10-45%, сократились сроки созревания плодов на 10-14 суток, содержание аскорбиновой кислоты выросло на 25%, сахаров –до 26%. Обоснована целесообразность совместного применения ГП Стимулайф и бактерий Bacillus subtilis №2 при выращивании перца сладкого в технологиях интенсивной светокультуры

ИЗУЧЕНИЕ БИОРАЗНООБРАЗИЯ РЕДИСА В УСЛОВИЯХ ИНТЕНСИВНОЙ СВЕТОКУЛЬТУРЫ И ВЫЯВЛЕНИЕ ДОНОРОВ ХОЗЯЙСТВЕННО ЦЕННЫХ ПРИЗНАКОВ ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ

Supply of the domestic fresh vegetables commodity to the population of Northern regions of Russia is one of the most priority tasks of the national economy. Lack of the local, high-quality and adopted breeding material is highly problematic for breeding programs. Generation of the new, highly productive vegetable cultivars for the glass-covered ground, including light culture, will promote to expand significantly the volume of local production of vegetables in protected ground, especially in regions with a cold climate. One of the most prospective crops for protected ground is small radish, an early ripening crop with a valuable biochemical composition. А strategy for creation of the new, highly productive forms of small radish, beard predictable complex of economically valuable characters for growing in conditions of intensive light culture, has been developed in the Agrophysical Research Institute (SaintPetersburg). At the first stage, represent interspecific set of 26 small radish cultivars from different regions, was investigated in controlled conditions (artificial light, climate cell) to reveal a complex of economically valuable properties (early maturity, productivity, morphological traits). The plants were grown in original plant grooving light equipment (lamps DNaZ-400, photoperiod 12 hours, irradiation 15-20 klk), in a small volume of substrate (peat with mineral additives). It was observed that the small radish varieties have significant diversity in precocity, productivity, resistance to bolting, also they vary in a number of morphological features of roots and leaves. Bov, Estella, Rocco (Netherlands), Nobo Chind Criollo (Peru) were the most productive cultivars. They can produce yield of commercial roots during 30 days of vegetation up to 3.5 kg/m2. In addition, cultivars – genetic resources of economically valuable properties (compact rosette, glabrous leaf, resistance to bolting) were revealed for a breeding. Parent pairs for crossing were selected. It is planned to obtain offspring small radish forms with a complex of economically valuable properties, more productive than the parents. In all matched hybrid combinations, F1 hybrids were obtained. They have a degree of hybrid superiority in roots weight from 110 to 230% over the best of the parent form. They will become the ancestors of the original forms of small radish, intended for cultivation in conditions of intense light culture.Обеспечение населения Северных регионов России свежей овощной продукцией собственного производства является одной из приоритетных народнохозяйственных задач. Отсутствие качественного отечественного селекционного материала, адаптированного к соответствующим условиям выращивания, является существенным препятствием для ее решения. Создание новых высокопродуктивных сортов овощных культур для защищенного грунта, в том числе для светокультуры, позволит значительно расширить объемы собственного производства овощей в защищенном грунте, особенно в регионах с холодным климатом. Одной из наиболее перспективных культур для защищенного грунта является редис – скороспелая культура с ценным биохимическим составом. В ФГБНУ Агрофизический научно-исследовательский институт (г. СанктПетербург) разработана стратегия создания новых высокопродуктивных форм редиса с прогнозируемым комплексом хозяйственно ценных свойств, предназначенных для выращивания в интенсивной светокультуре. На первом этапе ее реализации в условиях светокультуры проведено изучение внутривидового разнообразия редиса (26 сортов различного происхождения) по комплексу хозяйственно ценных признаков (скороспелость, продуктивность, морфологические характеристики). Растения выращивали в оригинальных светоустановках, оборудованных лампами ДНаЗ-400 (12 час. фотопериод, освещенность 15-20 клк), в малом объеме корнеобитаемой среды (торф с минеральными добавками). У исследуемых сортов выявлено значительное разнообразие по скороспелости, продуктивности, устойчивости к стеблеванию, ряду морфологических признаков корнеплода и листа. Выделены наиболее продуктивные сорта – Bov, Estella, Rocco (Нидерланды), Nobo Chind Criollo (Перу), способные за 30 суток вегетации давать урожай высокотоварных корнеплодов до 3,5 кг/м2, а также сорта – источники хозяйственно ценных признаков (компактная розетка, неопушенный лист, устойчивость к стеблеванию) для последующей селекции. На основе результатов проведенных сортоиспытаний подобраны комбинации скрещивания, в потомстве которых планируется получить формы редиса с комплексом хозяйственно ценных признаков, превосходящие по продуктивности родительские сорта. Они послужат родоначальниками для новых форм редиса, адаптированных к условиям светокультуры. Во всех подобранных комбинациях скрещивания уже получены гибриды F1, обладающие степенью гибридного превосходства по массе корнеплода от 110 до 230% над лучшими из родительских сортов

Влияние различных источников света на продукционный процесс томата в интенсивной светокультуре

Introduction. The development of ideas about the influence of the light environment - the radiation spectrum, intensity and duration of exposure, on the physiology of plants, serves as the basis for the creation of effective light sources for protected ground.Purpose. Comparative test of the influence of a light environment with different spectral composition on the productivity and quality of tomatoes in conditions of intensive photo culture.Methods. Investigations were made under controlled conditions of intensive photoculture when growing dwarf tomatoes of the variety Natasha selections of the “Federal Scientific Vegetable Center” on thin-layer soil analogs with the supply of a nutrient solution to the plant roots through a slit capillary in vegetative light installations developed at the ARI. The light sources were high-pressure sodium lamps and LED lamps SD1, SD2, and SD3 with different emission spectra. Results. Tomatoes of the Natasha variety, illuminated during development with HPS lamps, formed almost the same yield with an average fruit weight of 42.5 kg/m2 per layer per year. Natasha tomato grown under LED lamps showed a tendency to lower productivity by 29% under SD1 and by 8% under SD2 and higher by 19% under underSD3 compared to that under HPS lamps. A comparative assessment of the biochemical composition of tomato fruits indicates their high quality under all tested light sources.Conclusion. Cultivation of dwarf tomato varieties on thin-layer soil analogs showed the best results in terms of productivity with good quality plant products under LED lamps SD3 with a radiation spectrum close to sunlight.Введение. Развитие представлений о влиянии световой среды – спектра излучения, интенсивности и продолжительности воздействия, на физиологию растений, служит основой для создания эффективных источников света для защищенного грунта.Цель. Сравнительное испытание влияния световой среды с различным спектральным составом на продуктивность и качество томатов в условиях интенсивной светокультуры.Методы. Исследования проводили в регулируемых условиях интенсивной светокультуры при выращивании томата карликового сорта Наташа селекции ФГБНУ «Федеральный центр овощеводства» на тонкослойных аналогах почвы (ТАП) с подачей питательного раствора к корням растений по щелевому капилляру в вегетационных светоустановках, разработанных в ФГБНУ АФИ. Источниками света служили натриевые лампы высокого давления и светодиодные светильники СД1, СД2 и СД3с различными спектрами излучения.Результаты. Растения томата сорта Наташа, освещаемый в процессе развития лампами ДНаЗ, сформировали практически одинаковую урожайность со средней массой плодов 42,5 кг/м2 с одного яруса в год. Выращенные под светодиодными светильниками растения томата сорта Наташа показали тенденцию к более низкой продуктивности на 29% под СД1 и на 8% –под СД2 и более высокой – на 19% под СД3 по сравнению с таковой под лампами ДНаЗ. Сравнительная оценка биохимического состава плодов томата свидетельствует о высоком их качестве под всеми тестируемыми источниками света.Заключение. Культивирование растений карликовых сортов томата на ТАП показало наилучшие результаты по продуктивности при хорошем качестве растительной продукции под светодиодными светильниками СД3 со спектром излучения, близким к солнечному свету

PROXIMATE ESTIMATION OF GENOTYPIC AND GENETIC (ADDITIVE) VARIANCES OF PLANT PRODUCTIVITY TRAITS

For the first time all existent approaches to proximate estimation of genotypic variance are considered. A theory and methods of rapid estimation of genetic(additive) variance for prediction of transgressions in the course of breeding of self-pollinated plantsfor productivity traits are proposed

EFFECT OF BIOLOGICALLY ACTIVE PREPARATIONS ON PRODUCTIVITY AND QUALITY OF SWEET PEPPER FRUITS IN CONTROLLED CONDITIONS

Effects of humic preparation (HP) Stimulife and PGPR (plant growth promotion rhizobacteria) Bacillus subtilis №2 on the productivity and quality of the sweet pepper (Capsicum annuum L.) fruits were studied in the control conditions. It was experimentally established that the use of Stimulife and bacteria Bacillus subtilis №2 resulted in an increase in plant height, productivity and biochemical composition of sweet peppers. Differences in the effect of the studied preparations on the morphometric, phenological and biochemical characteristics of plants and fruits of pepper varieties Ermak and Cinderella were revealed. The bacteria Bacillus subtilis №2 significantly increased the yield, the number of fruits per one plant and the contents of ascorbic acid and carbohydrates in pepper fruits. In this case, the average weight of one fruit of pepper v. Ermak decreased. HP Stimulife increased the pepper yield due to increasing the mean mass of one fruit in both pepper varieties. Joint used of HP Stimulife and bacteria Bacillus subtilis №2 led to an intensification of the production process of plants compared to the experiment variants, in which HP Stimulife was used alone. The yield of sweet pepper Ermak and Cinderella increased by 10-45%, the maturation period of fruits was reduced by 10-14 days, the content of ascorbic acid increased by 25%, sugar content increased to 26%. The expediency of the joint application of HP Stimulife and bacteria Bacillus subtilis №2 in the cultivation of sweet pepper under controlled conditions is substantiated

STUDY OF THE RAPHANUS SATIVUS L. (SMALL RADISH) BIODIVERSITY UNDER CONDITIONS OF INTENSIVE LIGHT-CULTURE AND IDENTIFICATION OF DONORS OF ECONOMICALLY LUABLE CHARACTERS FOR BREEDING

Supply of the domestic fresh vegetables commodity to the population of Northern regions of Russia is one of the most priority tasks of the national economy. Lack of the local, high-quality and adopted breeding material is highly problematic for breeding programs. Generation of the new, highly productive vegetable cultivars for the glass-covered ground, including light culture, will promote to expand significantly the volume of local production of vegetables in protected ground, especially in regions with a cold climate. One of the most prospective crops for protected ground is small radish, an early ripening crop with a valuable biochemical composition. А strategy for creation of the new, highly productive forms of small radish, beard predictable complex of economically valuable characters for growing in conditions of intensive light culture, has been developed in the Agrophysical Research Institute (SaintPetersburg). At the first stage, represent interspecific set of 26 small radish cultivars from different regions, was investigated in controlled conditions (artificial light, climate cell) to reveal a complex of economically valuable properties (early maturity, productivity, morphological traits). The plants were grown in original plant grooving light equipment (lamps DNaZ-400, photoperiod 12 hours, irradiation 15-20 klk), in a small volume of substrate (peat with mineral additives). It was observed that the small radish varieties have significant diversity in precocity, productivity, resistance to bolting, also they vary in a number of morphological features of roots and leaves. Bov, Estella, Rocco (Netherlands), Nobo Chind Criollo (Peru) were the most productive cultivars. They can produce yield of commercial roots during 30 days of vegetation up to 3.5 kg/m2. In addition, cultivars – genetic resources of economically valuable properties (compact rosette, glabrous leaf, resistance to bolting) were revealed for a breeding. Parent pairs for crossing were selected. It is planned to obtain offspring small radish forms with a complex of economically valuable properties, more productive than the parents. In all matched hybrid combinations, F1 hybrids were obtained. They have a degree of hybrid superiority in roots weight from 110 to 230% over the best of the parent form. They will become the ancestors of the original forms of small radish, intended for cultivation in conditions of intense light culture