Оптимизация минерального питания в семеноводстве различных сортов лука репчатого (Allium cepa L.) (стр. 1 )

Всероссийский научно-исследовательский институт

селекции и семеноводства овощных культур

На правах рукописи

Оптимизация минерального питания в семеноводстве различных сортов лука репчатого (Allium cepa L.)

Специальность: 06.01.05 – селекция и семеноводство

сельскохозяйственных растений

06.01.09 – овощеводство

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук

Научные руководители:

доктор биол. наук, профессор,

канд. с.-х. наук, ст. науч. сотр.,

МОСКВА – 2014

ВВЕДЕНИЕ.. 4

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР. 8

1.1. Значение лука в питании человека. 8

1.2. Ботаническая характеристика и биологические особенности. 8

1.3. Химический состав лука репчатого. 12

1.4. Оценка адаптивной способности и стабильности генотипа. 19

1.5. Особенности минерального питания лука репчатого. 20

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.. 33

2.1. Условия и материал для исследования. 33

2.2. Характеристика погодных условий периода проведения опытов. 35

2.3. Методы исследований. 39

3. Результаты исследований.. 41

3.1. Динамика элементов питания в течение вегетации лука репчатого различных сортов. 41

3.2. Эффективность доз и соотношений элементов минерального питания для различных сортов лука репчатого. 45

3.2.1. Биометрические показатели растений различных сортов лука репчатого в зависимости от уровня минерального питания. 45

3.2.2. Влияние минеральных удобрений на урожайность и структуру урожая маточных луковиц. 52

3.2.3. Биохимические показатели маточных луковиц. 59

3.2.4. Сохранность маточных луковиц. 62

3.2.5. Влияние минеральных удобрений на урожайность семян. 65

3.2.6. Оценка адаптивной способности и параметров сред как фона для семеноводства лука репчатого. 72

3.3. Оптимизация минерального питания лука репчатого сорта Золотничок путем использования микроудобрений. 74

3.3.1. Биометрические показатели растений. 74

3.3.2. Урожайность и структура урожая маточных луковиц сорта Золотничок с применением микроудобрений. 76

3.3.3. Урожайность и структура урожая семян лука репчатого сорта Золотничок при применении микроудобрений. 78

4. Экономическая эффективность применения минеральных удобрений при возделывании лука репчатого.. 79

выводы... 83

Список использованной литературы... 86

Приложение.. 105

ВВЕДЕНИЕ

Обеспечение людей продуктами питания остается важнейшей задачей постоянно растущего населения Земли. Научно обоснованная агротехника возделывания культур позволяет выращивать высокие урожаи различных видов и сортов сельскохозяйственных растений, так как при этом наиболее полно и лучше используются почвенные и климатические условия, материально-сырьевые ресурсы (Большаков, 1994; Горячих, 1995; Горбунова, 1996)

Семеноводство – особая отрасль сельского хозяйства, главной задачей которой является обеспечение всех овощных хозяйств чистосортным посевным материалом. В настоящее время в результате селекционной работы создан огромный сортимент сортов и гибридов овощных культур, отвечающих различным требованиям потребительского спроса и основная роль в поддержании их сортовых и урожайных качеств принадлежит первичному семеноводству. В ходе селекционного процесса, в первичном размножении и далее в процессе производства у ряда овощных культур возникает проблемы, связанные с низкими посевными качествами семян. Для получения высоких урожаев качественных семян необходима разработка эффективных элементов технологии. Это требует с одной стороны совершенствование существующей агротехники выращивания семян, с другой – освоение новых, наиболее эффективных с экономической точки зрения приемов семеноводства (Лудилов, 2005; Болотских, 2008).

Увеличение производства овощных культур возможно только на основе последовательной интенсификации всех отраслей сельского хозяйства, где одним из важнейших факторов является применение удобрений (Лудилов, 2005). С их помощью можно изменять направленность процессов обмена веществ в желаемую сторону и вызывать накопление в растениях полезных для человека веществ – белков, жиров, сахара, витаминов и т. д. (Литвинов 2003). Удобрения, наряду с погодными условиями, оказывают существенное влияние на семенную продуктивность овощных культур, поэтому установление общих тенденций зависимости урожайности семян от доз, форм удобрений для конкретной почвенно-климатической зоны актуально.

В связи с изменением климата, а также обновлением сортов лука репчатого, требуется разработка систем применения удобрений, отвечающих требованиям сорта. Однако в России в последнее время этому вопросу уделяется мало внимания, а исследования, которые ведутся – направлены, в основном, на повышение урожайности товарных луковиц, а не семенной продуктивности. В связи с этим, можно сделать вывод, что выявление сортовых особенностей применения минеральных макро - и микроудобрений в семеноводстве лука репчатого для конкретной почвенно-климатической зоны остаются актуальными (Агафонов, 2006).

Цель настоящей работы – определение особенностей влияния макро - и микроудобрений на урожайность маточных луковиц и семян, биохимический состав и сохранность маточных луковиц, посевные качества семян лука репчатого.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

1. Выявить влияние минеральных удобрений на динамику содержания элементов питания в почве.

2. Определить сортовую реакцию лука репчатого на условия минерального питания.

3. Выявить влияние макро - и микроудобрений на биохимический состав, лежкость маточных луковиц и посевные качества семян лука репчатого.

4.Установить оптимальное сочетание удобрений для получения максимальной урожайности маточных луковиц и семян различных сортов лука репчатого.

5. Дать оценку экономической эффективности изучаемых приемов.

Научная новизна. Выявлены сортовые отличия в реакции растений разных генераций лука репчатого на внесение минеральных удобрений в зависимости от дозы и погодных условий на дерново-подзолистых почвах Нечерноземной зоны России. По совокупности проявляющихся эффектов определены нормы применения минеральных удобрений, стабильно повышающие урожайность маточных луковиц и семян сортов Золотничок, Мячковский 300 и Черный принц. Установлена высокая отзывчивость сорта Золотничок на обработку посадочного материала и опрыскивание растений микроэлементами в форме комплексонатов металлов. Дана сравнительная оценка экономической эффективности применения макро - и микроудобрений на разных генерациях лука репчатого и установлены оптимальные их сочетания, позволяющие повысить рентабельность товарного производства и семеноводства изученных сортов на дерново-подзолистых почвах Нечерноземной зоны России.

Практическая значимость. На дерново-подзолистой почве в условиях Московской области для получения наибольшего урожая маточных луковиц экономически целесообразно использование P60K60 и P90K90 на фоне N90 на сорте Золотничок при выращивании его на товарные цели и N30P30K30 – для семеноводства; N90P90K90 на сорте Мячковский 300 и N60P30K30 на сорте Черный принц – при выращивании их на как на товарные цели, так и для семеноводства. У сортов Золотничок и Мячковский 300 внесение N60P90K90, обеспечивает повышение урожайности семян на 62-66%, у сорта Черный принц N60P60K60 – на 47%. Замачивание посадочного материала перед посадкой и опрыскивание вегетирующих растений микроэлементами в форме комплексонатов металлов позволяет получить прибавку урожая маточных луковиц на 23%, семян – на 21%.

Основные положения, выносимые на защиту:

- динамика содержания элементов питания в дерново-подзолистой почве при использовании минеральных удобрений в течение вегетации различных генераций лука репчатого;

- особенности сортовой реакции на внесение различных доз минеральных удобрений: урожайность маточных луковиц, биохимический состав, сохранность, урожайность семян, посевные качества семян различных сортов лука репчатого;

- влияние различных форм и способов применения микроудобрений на урожайность маточных луковиц, сохранность, урожайность семян, посевные качества семян лука репчатого сорта Золотничок.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на отчетных сессиях аспирантов ВНИИ селекции и семеноводства овощных культур в 2010 – 2012 годах. Материалы диссертации были представлены на 47-й Международной научной конференции молодых ученых, специалистов-агрохимиков и экологов «Перспективы применения средств химизации в ресурсосберегающих агротехнологиях» (Москва, 2013), Международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов, посвященной 140-летию «Инновационное развитие АПК в России» (Саратов, 2013).

Публикация результатов исследований. По результатам исследований опубликовано 5 печатных работ, в том числе 2 – в изданиях, рекомендованных ВАК РФ для опубликования основных результатов исследований кандидатских и докторских диссертаций.

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1. Значение лука в питании человека

Среди овощей лук репчатый занимает важное место в рационе питания населения. Помимо большого продовольственного значения он ценен и своими лечебными свойствами. Особенно полезен лук по содержанию фитонцидов, которые придают острый вкус и специфический запах, витаминов, биологически активных веществ и эфирных масел. Одно из ведущих мест в мире среди овощных культур по праву занимает лук репчатый, имеющий также во многих странах важное экономическое значение. На приусадебных участках и огородах он встречается повсеместно и выращивается издавна (Пивоваров, 2006; Гинс, 2009; Никульшин, 2010; Леунов, 2011).

Значение лука репчатого в том, что он используется в пищу практически в течение года, так как лук-репка способен сохранятся длительное время. Кроме того лук-репку дополнительно используют для выращивания богатой витаминами зелени, как в открытом, так и закрытом грунте в зимне-весенний период. Это очень важно, так как к весне число продуктов, содержащих витамины, особенно витамина С, в овощах и фруктах резко уменьшается, а также ассортимент овощей и фруктов значительно беднее весной, чем осенью (Старых, 2000; Борисов, 2003; Mitra, 2012).

Лук служит приправой к кушаньям, его употребляют в свежем виде. Обладает способностью растворять отложения извести в организме. Препараты из лука широко применяются в медицине при лечении желудочных заболеваний, органов дыхания и сердечнососудистой системы. А сок шелухи лука используют как краску (Елешев, 2000; Hunter, 2002; Kumar-Sampath, 2010).

1.2. Ботаническая характеристика и биологические особенности

Лук репчатый относится к роду Allium L семейству луковых Alliaceae. Растение многолетнее, но возделывается в двух - трехлетней культуре, которое при посеве семенами в первый год образует луковицу. На второй год из луковицы развиваются листья и цветочная стрелка с соцветиями в виде шаровидного зонтика, на котором формируются плоды – трехгранная коробочка. Цветки лука серовато-белые. Венчик цветков состоит из шести лепестков. Тычинок с желтыми или зеленоватыми пыльниками в цветке тоже шесть, они расположены двумя кругами. Пестик с маленьким рыльцем, завязь верхняя, трехгранная коробочка. Цветонос – зеленая стрелка с восковым налетом, достигает иногда высоты 100 см и более, имеет трубчатое строение, характеризуется наличием вздутия в средней части. Как и лист, стрелка является органом фотосинтеза. После отмирания листьев она активно обеспечивает формирование и налив семян (Харузин, 1930; Введенский, 1935; Ross, 2001).

Семена у лука мелкие морщинистые, трехгранной формы, черного цвета, имеют плотную роговидную оболочку. Масса 1000 семян 2,5-4 г. В семенах лука зародыш цилиндрический спиралеобразный, состоит из одной семядоли, почечки и корешка, которые погружены в питательную ткань (Юрьева, 1992).

Листья у лука репчатого трубчатые, они плотно прилегают друг к другу и образуют ложный стебель, в нижней части которого формируется луковица. Общее количество листьев, образующихся за весь вегетационный период у одного растения, различно и зависит от его продолжительности, условий выращивания и сорта. По мере роста и формирования луковицы листья отмирают, начиная с самых ранних по времени появления, а вместе с ним отмирают и влагалища. Настоящий же стебель, называемый донцем, сильно укорочен и на нем расположена одна или несколько почек, из которых образуются либо цветочные стрелки с соцветиями, либо новые луковицы. Почки окружены мясистыми сочными чешуями, защищающими луковицу от высыхания. Окраска их может быть белая, желтая или красно-фиолетовая (Ross, 2001; Водянова, 2007).

Корневая система лука слабо разветвлена, сосущая сила ее невелика, поэтому особенно важно снабжать растения питательными веществами именно в начальный период жизни. В период формирования луковиц питательные вещества должны находиться в зоне расположения основной массы корней, в легкоусвояемой форме и в достаточном количестве. Необходимость в питательных веществах в первые 2 месяца после посева семян незначительна, а начиная с июня и до конца вызревания луковиц растения выносят из почвы ¾ общей потребности питательных веществ (De Melo, 2003; Лебедева, Едемская, 2004).

Требования лука к факторам среды. Лук – холодостойкое растение. Прорастание семян начинается при 3-5°С, оптимальной же температурой является 18-20°С, которая обеспечивает дружное появление всходов и рост листьев. Корни интенсивно растут при 10-25°С, луковицы лучше формируются при 22-25°С. Всходы выдерживают понижение температуры от -2 до -3°С, а созревшие луковицы переносят кратковременные заморозки до 10-12°С (Ордынский, 1936; Эдельштейн, 1944).

Лук репчатый – растение длинного дня. Требования лука к интенсивности света в различные периоды жизни неодинаковы. Они невелики в начале вегетации, в период нарастания листового аппарата, и резко увеличиваются во время формирования луковиц. Поэтому при выращивании лука на зеленое перо небольшое затенение растений вполне допустимо. При возделывании же растений на лук-репку затенение задерживает формирование луковиц и снижает урожай (Тараканов, 2002).

Для выращивания лука репчатого необходимо использовать легкие супесчаные и суглинистые, плодородные, с высокой влагоемкостью, влагопроницаемостью, незасоренные почвы. Потребность лука в воде по фазам неодинакова. В фазе прорастания семян для лука необходима влажность почвы, составляющая около 80 % от наименьшей влагоемкости (НВ). После появления всходов оптимальной влажностью почвы является 70-80%. Во время созревания семян и луковицы потребность в воде снижается, в этот период необходимы сухая и жаркая погода (Сапаров, 1992; Попков, 2001; Тараканов, 2002).

Лук репчатый относится к растениям с повышенными требованиями к плодородию почвы. Особенно он чувствителен к кислотности почвы. Для лука хороши почвы с легким механическим составом, слабо- или среднесуглинистые, с глубоким пахотным слоем и достаточно плодородные. Однако следует учитывать, что высокая концентрация почвенного раствора действует на его корневую систему отрицательно. Почвенный раствор должен быть слабокислым или нейтральным (рН 6-7), степень насыщенности основаниями не менее 80%, запас подвижных форм фосфора и калия не менее 20-25 мг на 100г почвы и содержание гумуса 2,5-4,0%. Даже небольшое увеличение кислотности вредит луку, листья становятся мелкими, светло-зелеными, с желтеющими верхуш­ками. В результате урожай резко снижается. Непригодны для лука и засоленные почвы. На пойменных почвах и осушенных торфяниках лук растет хорошо, однако его созревание задерживается. Совершенно непригодны для лука кислые и тяжелые, легко заплывающие глинистые почвы, на которых образуется корка. Наиболее пригодны для лука репчатого почвы, имеющие рН 6,0-7,0, (Алексеева, 1982).

Хорошими предшественника лука являются огурец и другие тыквенные, томат, озимая рожь и пшеница, посеянные по хорошо удобренному чистому пару. Из технических – конопля, т. е. все те культуры, под которые вносят большие дозы органических и минеральных удобрений (Алексеева, 1996; Пивоваров, Ершов, Агафонов, 2001).

При возделывании следует учитывать биологическую особенность лука – способность при наступлении неблагоприятных условий (засуха, недостаток питания или сильная засоренность, загущенные посевы и др.) заканчивать рост и формировать луковицу. В этом случае даже самая высокая агротехника (рыхление с подкормкой, поливы и др.), примененная с опозданием, не может остановить образование луковицы. Эту особенность используют для получения лука севка при искусственном загущении растений. При недостатке питания растения рано заканчивают рост и приступают к формированию луковицы, причем, чем раньше начался этот процесс, тем глубже и длительнее будет период покоя (Ершов, 1978).

1.3. Химический состав лука репчатого

Биохимический состав лука не постоянен и зависит от сорта, района выращивания, системы агротехники, состояния растения – находится ли оно в фазе покоя или роста. В пределах растения различен биохимический состав зеленой части листа, сочных открытых, закрытых и сухих чешуй (Ng, 2000; Sinclair, 2006; Водянова, 2007).

Химический состав наиболее распространенных сортов лука репчатого колеблется в широких приделах. В состав зольных элементов лука репчатого входят около 20 химических элементов. Он богат витаминами С, В1,В2,В6, В12, РР, каротином и особенно богат солями калия, натрия фосфора, причем в листьях и луковицах содержание их меняется (Белик, 1991; Гусев, 2004). Лук содержит довольно много азотистых веществ – 1,7-2,5%, углеводов – до 16% (Буренин, 1990; Благородова, 2001; Джум, 2001).

Скорость и масштабы отдельных биохимических процессов широко варьируют в зависимости от внешних воздействий, поэтому и количество химических веществ в растениях в различных условиях неодинаково (Боголепова, 1996; Благородова, 2002).

Сухие вещества. Лук ценится за высокое содержание сухого вещества, в том числе сахаров представленных глюкозой, фруктозой, сахарозой и мальтозой. Содержание сухих веществ в луковице распределено неравномерно, наблюдается увеличение от наружных чешуй к внутренним. Например, у лука репчатого в открытых сочных чешуях содержится 8-11% сухого вещества, а в закрытых – 11-21%. В зеленых листьях содержится 7-12% сухих веществ, 1,0-1,3% сахаров, 3,7-4,5% азотистых веществ (Ермаков, 1989; Еременко, 1985).

Лук репчатый по вкусовым качествам разделяется на 3 группы: острый, полуострый, сладкий. Острый лук содержит больше сахаров, чем сладкий (Посявин, 1984; Куприн, 1989). Он имеет острый вкус, который долго сохраняется во рту. Эфирное масло, содержащееся в луке, раздражает слизистую оболочку глаз. Употребляется в пищу лишь после кулинарной обработки. Главной составной частью эфирного масла является дисульфид, полисахарид инулин, фитин, до 2,5% азотистых соединений, флавоноиды, представленные кверцетином и его гликозидами, фитонциды (Джум, 2001; Акулов, 2003; Агафонов, 2005; Mogren, 2006). По данным A. A. Yassen (2009) увеличению эфирных масел при выращивании лука репчатого на песчаных почвах Египта способствует внесение куриного помета.

Полуострый лук по вкусовым особенностям не отличается от острого, но он содержит меньше летучего эфирного масла. Этот лук употребляют как после кулинарной обработки, так и в сыром виде в качестве приправы к мясным, салатным и рыбным блюдам.

Сладкий лук содержит летучих органических кислот в малом количестве, эфирных масел в них немного, что обуславливает их сладкий вкус. Употребляют сладкие луки в сыром виде как приправу. Лук можно использовать в различном возрасте, начиная с прорастания и кончая зрелой луковицей. В начале роста в пищу употребляют листья лука, затем используют листья и молодые луковицы, позднее в пищу идут зрелые луковицы, которые хорошо хранятся и представляют главную цель выращивания лука.

Использование сладких, полуострых и острых сортов лука репчатого, семенной, севочной и рассадной культуры в сочетании с различными способами выращивания и хранения позволяет иметь свежую витаминную продукцию этой культуры круглый год.

Выращивание одного и того же сорта лука в разных географических зонах показывает, что существуют различия в накоплении химических веществ в луковице. Также на химический состав лука оказывает влияние способ его выращивания. Например, содержание сухого вещества в луковице значительно выше при выращивании из севка, чем из семян (Волкинд, 1989; Белик, 1991; Круг, 2000; Барышев, 2002).

Сорта южного подвида отличаются сравнительно невысоким (7,4-12,7%) содержанием сухого вещества и сахара, и только у отдельных сортов они достигают 13-13,8%, а содержание аскорбиновой кислоты в них меньше чем у сортов западного и восточного подвидов. У представителей западного подвида 14-19% сухого вещества и 6,1-13,7% сахара (Ермаков, 1989; Andrejiova, 2011)

Образцы лука южной разновидности – сорта салатного назначения. Для них характерно относительно низкое содержание сухого вещества, сахаров, особенно олигосахаридов, невысокое содержание эфирных масел. Образцы азиатской разновидности в условиях жаркого климата в основном представляют собой острые и полуострые формы и характеризуются высоким содержанием олигосахаридов, а, следовательно, суммы сахаров и сухих веществ. Образцы североамериканской разновидности накапливают значительное количество моносахаров, а содержание общего сахара и сухих веществ у них ниже, чем у азиатской разновидности (Казакова, 1978).

Существенное влияние на химический состав оказывают удобрения, как правило, при избыточных дозах азота или одностороннем азотном питании содержание сахаров и аскорбиновой кислоты уменьшается. Фосфорные и калийные удобрения повышают содержание сахаров и аскорбиновой кислоты (Исагулян, 1998). Накопление сахаров в луковице продолжается до начала ее созревания и сумма их к этому периоду составляет 50-70% от сухого вещества. Накопление последних достигает максимума ко времени полегания листьев (Шифрина, 1965).

На содержание сухих веществ в луке оказывает влияние способ его выращивания. Установлено, что при весенних сроках посева по сравнению с осенними накопление сухого вещества и сахаров увеличивается. -ман (1979) установил, что недостаток влажности в почве вызывает увеличение сахаристости в листьях и луковицах. Так, при выращивании сорта Даниловский местный при 40%-ной влажности почвы от полной ее влагоемкости, в луковицах содержалось 8% сахара, при 90%-ной – только 6,95%, у сорта Каба – соответственно 4,77 и 3,07%. В листьях этих сортов концентрация сахаров была на 10% выше при выращивании на почве 40% - ной влажности.

Продолжительность дня во время роста луковиц сказывается на их химическом составе (Кефели, 1979; Туголуков, 1984; Куприн, 1989). Опыты по изучению влияния длины дня на содержание сахаров и сахарозы в луке сорта Арзамасский показали, что при 12-часовом дне образуется 3,7% сахаров, при естественном – в 3 раза больше (10,8%), а при 24-часовом непрерывном освещении еще больше – 12,3%.

Внесение полного минерального удобрения в соответствующих соотношениях несколько повышает содержание питательных веществ и улучшает пищевые и вкусовые достоинства овощей. При избыточном азотном удобрении, особенно поздних азотных подкормках, ухудшается лежкость лука (Борисов, 2003).

Установлено, что по мере увеличения норм азотных удобрений возрастает содержание нитратов в овощах, но, тем не менее, накопление нитратов также связано с биологическими особенностями культуры, погодными условиями и свойствами почвы. При избыточном азотном удобрении, особенно поздних азотных подкормках, ухудшается лежкость лука (Минеев, 1990; Литвинов, 1998; Борисов, 2003).

В период созревания луковиц происходит превращение веществ из простых в более сложные: у острых сортов постепенно увеличивается содержание сухого вещества; у салатных сортов этот процесс замедлен. Накопление сахаров в луковице продолжается до начала ее созревания, и сумма их к этому периоду составляет 50-70% от сухого вещества. Накопление последних достигает максимума ко времени полегания листьев. Повышенный агрофон способствует повышению сахаристости лука, а сильное увлажнение почвы приводит к ее снижению (Дерюгин, 1988).

В период хранения в луковице репчатого лука происходят биохимические изменения, сопровождающиеся гидролизом, процессы, противоположные тем, которые шли при созревании лука, т. е. накапливаются монозы и уменьшается содержание сахарозы, уменьшается и общее содержание сухого вещества.

Все сорта лука репчатого, отличающиеся более высоким содержанием сухого вещества, обладают повышенной лежкостью, причем существует прямая зависимость между этими признаками (Касьянов, 2001; Алпысбаева, 2002).

Значение химического состава различных групп сортов лука репчатого помогает планомерно вести селекцию сортов на определенные хозяйственно – ценные качества. В большинстве случаев сорта, отличающиеся низким содержанием сухого вещества, имеют сочную, крупную луковицу (Агафонов, 2003).

Углеводы. Из органических соединений, в большей степени углеводы, в том числе моносахара, определяют вкус и питательную ценность листьев лука. Углеводы обычно составляют 60-65 % всех сухих веществ. В состав углеводного комплекса луковицы входят сахара, гемицеллюлозы, клетчатка и пектин. 85-90 % всех углеводов составляют сахара, в состав которых входят моносахариды, олигосахариды и глюкофруктозаны. Содержание и соотношение формы сахаров в луковице зависит от сорта, времени сбора, места произрастания и ряда других условий. В наружных чешуях луковицы сахара меньше, чем во внутренних, а отношение глюкозы к сахарозе больше. Содержание глюкозы от основания к верхушке луковицы не претерпевает сильных изменений. Среди сахаров, входящих в качестве компонентов гликозидов, в листьях лука верхнего радиуса были идентифицированы: рамноза, галактоза, арабиноза, глюкоза и ксилоза. Из сахаров, входящих в состав полисахаридов, растворимых в горячей воде, в листьях всех 3 ярусов обнаружены: галактоза, галактуроновая кислота и арабиноза. Кроме того, из компонентов полисахаридов, растворимых в горячем 50-процентном спирте, найдены следы ксилозы, рамнозы, глюкозы и фруктозы; растворимых в холодной воде – рамноза и манноза (Кононков, 2009).

Из зеленых листьев, убранных в период созревания, были выделены слизистые вещества, содержащие целлюлозу, гемицеллюлозу, протопектин, водорастворимый пектин и другие полисахариды. В гидролизатах обнаружены: глюкоза, фруктоза, сахароза и олигосахариды, состоящие из фруктозных остатков (Еременко, 1985).

Органические кислоты. Общее количество органических кислот в луковице и листьях лука невелико и составляет от 0,15 до 0,30 % на сырое вещество (Еременко, 1985; Ермаков, 1989).

Детальное изучение локализации кислот в листе показало, что зеленая часть его содержит почти вдвое больше яблочной кислоты, чем средняя и нижняя белая части. В зеленой и белой частях листьев найдены уксусная кислота и нелетучие кислоты, образующие лактон. Все части листьев содержат щавелевую кислоту. В луке преимущественно содержатся соли лимонной и яблочной кислот (Кассандрова, 1979; Ермаков, 1989).

Содержание аскорбиновой кислоты в листьях лука зависит от сорта, условий и времени выращивания, фазы развития лука и может изменяться в широких пределах – от 20 до 70 мг% (Камалеев, 2001).

По данным биохимической лаборатории ВИР, окрашенные в фиолетовый цвет мясистые чешуи луковиц лука репчатого содержат красящее вещество, идентифицированное как цианидин. Неокрашенные луковицы (сорт Стригуновский) цианидин не содержали (Холликвист, 1972; Покровский, 1981; Федюк, 1986).

В луковице сорта Бессоновский обнаружены летучие и нелетучие кислоты: свободных кислот в пересчете на яблочную – 0,15%; общее количество кислот, определенных по эфирному экстракту, составило 0,26%, в луковице найдены янтарная, яблочная и лимонная кислоты в соотношении 34%, 61% и 5% соответственно. Листья лука содержали янтарной кислоты – 42%, яблочной – 50% и лимонной – 8% от суммы кислот (Сокол, 1974; Сухалютюк, 1987).

Белки и аминокислоты. Количество азотистых веществ в луковице составляет от 6,25 до 13,8% от суммы сухих веществ (Пизик, 1985). Содержание собственно белкового азота составляет до 50% от общего азота луковицы. В зрелых луковицах (период полегания пера) в некоторых сортах лука общего азота приходится от 50 до 70% на белковый. В листьях лука репчатого 70% азота является белковым. В некоторых районах длительные пребывания созревших луковиц в земле ведет к уменьшению в них белкового азота (Ермаков, 1989). На основании данных разных авторов, доля собственного белка в общем содержании сухих веществ в зрелой луковице составляет от 3 до 8 %. По растворимости в различных растворителях азотосодержащие вещества лука представлены в основном солерастворимой фракцией (около 77% от суммы азота в луковице). Количество щелочнорастворимых белков около 15% и растворимых только в спирте, но нерастворимых в слабом растворе щелочи – 6%. В луке найдено 18 аминокислот, среди которых есть глицин, треонин, глутаминовая кислота, аланин, пролин, тирозин, а также соединение по свойствам аналогичное аллиину – специфической аминокислоте, выделенной из чеснока, новый тип природной серосодержащей аминокислоты – циклоаллиин. Последний был найден во всех частях лука репчатого, порея и чеснока (Колесников, 2001; Гинс, 2009).

Минеральные удобрения не оказывают существенного влияния на содержание белка в луковице. Азотные удобрения увеличивали в луковице лишь содержание небелковых форм азота (Авдонин, 1979).

Ферменты – специфические катализаторы белковой природы, ускоряющие течение определенных химических реакций и играющие важнейшую роль в обмене веществ. По сравнению с неорганическими катализаторами ферменты обладают более сильным действием. Фермент аллиназа, принимающий участие в образовании аллицина чеснока, присутствует также и в луке (Bert E. Verlinden, 2002; Tuan, 2010). В луковице содержатся дыхательные ферменты – цитохром А, Б, С, цитохромксидаза и пероксидаза. При разрезании луковиц на части в них происходит увеличение концентрации аскорбиновой кислоты. Это явление известно как «раневой биосинтез». Гомогенат, полученный из луковиц, обладает способностью превращать изоцитрат в лимонную кислоту и образовывать яблочную из фумаровой (Рыбаков, 1982;).

Витамины. В растениях, кроме ферментов, содержится еще одна группа органических катализаторов, без которых невозможно нормальное течение биохимических процессов. Эту группу катализаторов с относительно низким молекулярным весом называют витаминами. Они тесно связаны с ферментами и очень часто входят в активные группы двухкомпонентных ферментов. Известно свыше 100 различных ферментов, в составе активных групп которых находятся витамины. По сравнению с белками, жирами, углеводами и минеральными солями, витамины необходимы в ничтожно малых количествах (Покровский, 1981).

Луковицы лука репчатого содержат аскорбиновую кислоту, тиамин (В1) рибофлавин (В2), никотиновую (РР) и пантотеновую кислоты. В зеленых листьях лука разных видов содержится аскорбиновая кислота, каротин и рибофлавин, хлорофилл и ксантофилл. В листьях многолетних луков содержится каротин (2,6-4,3 мг на 100 г) (Ермаков, 1989).

1.4. Оценка адаптивной способности и стабильности генотипа

В современном производстве сельскохозяйственной продукции особое значение приобретает использование сортов в соответствии с уровнем энергоемкости применяемых технологий. Это требует информации об адаптивности сорта. При высоком уровне интенсификации сельскохозяйственного производства необходимы сорта, способные в предоставляемых им условиях максимально реализовать потенциал продуктивности. Причем использование фактора интенсификации – удобрений, должно быть максимальным (Добруцкая, 2008).

Для полуинтенсивных технологий необходимы сорта, сочетающие высокую потенциальную продуктивность с экологической устойчивостью. Именно такие генотипы способны из года в год обеспечивать стабильно высокую, хотя и не максимальную урожайность (Добруцкая, 2012).

Показатели адаптивной способности и оценку параметров среды как фона для селекции и семеноводства определяли по методике и (1985). Для обозначения адаптивных форм некоторые исследователи используют термин «экологическая пластичность», понимая под ней способность, стабильно формировать высокую (относительно других сортов) урожайность в разнообразных погодных и агротехнических условиях. В качестве параметра экологической пластичности они используют коэффициент регрессии (Eberhart, 1966).

Коэффициент регрессии применяли как показатель отзывчивости генотипа на воздействие внешних условий, в наших исследованиях – разные дозы минеральных удобрений. Если bi>1, то это форма интенсивного типа, отзывчива на улучшение условий среды, если bi<1, то генотип не отзывчив, он будет лучшим в худших условиях среды. Такие формы обычно высокоадаптивны, сочетают высокую потенциальную продуктивность, общую адаптивную способность (ОАСi) с относительной стабильностью генотипа (низкие значения параметра Sqi), способностью поддерживать, в результате регулярных механизмов, определенный фенотип в различных условиях произрастания. При создании адаптивных форм ориентируются на формирование не потенциальной, а реальной продуктивности.

1.5. Особенности минерального питания лука репчатого

Динамика потребления элементов питания. Максимальным в питании растений является период, когда среднесуточное потребление элемента достигает своего наибольшего значения. Он соответствует наиболее поздним фазам развития растений и в большинстве случаев совпадает с периодом наибольшего накопления сухой биомассы, хотя в этом и не отмечается строго прямой пропорциональности. Так у молодых растений поступление питательных веществ, всегда существенно опережает накопление сухой биомассы. Поэтому в молодом возрасте растения содержат больше азота, фосфора и калия, а также других элементов питания на единицу сухого вещества, чем в более поздние периоды развития (Ягодин, 1982).

Более всего на урожай массы растений и семян лука, из макроэлементов расходуется калия, затем азота, кальция, натрия, магния. Из микроэлементов – марганца и цинка, затем бора и меди. Вынос молибдена и кобальта незначительно, как и их содержание в семенниках (Щукин и др., 1993).

Острые сорта лука потребляют значительно больше азота, а сладкие – калия (Дерюгин, 1988).

Роль макроэлементов в питании лука. Влияние основных элементов питания в жизни растений несравненно велико, их можно наблюдать и по внешнему виду растений. Недостаток азота в растениях лука сопровождается типичными признаками: рост растений тормозится, формируются короткие листья небольшого диаметра, бледно-зеленые, краснеющие с верхушки. При остром дефиците азота в корневой зоне, снижается содержание этого элемента в растении, ограничивается рост и продуктивность лука, тогда как содержание сухого вещества, сахаров и витамина С в луковицах возрастает. Сильно обедненные азотом листья аккумулируют на единицу своей массы больше фосфора и калия, но меньше магния.

Азот, калий и сера – важнейшие питательные элементы, которые играют значительную роль в образовании луковиц, росте, развитии цвета кожицы и остроте лука (Vachhani, 1993; Nasreen, 2007). Для получения максимального урожая необходимо создать высокий уровень концентрации питательных веществ в почве при достаточном количестве влаги (Воробьева, 1980).