Н. Н. Дубенок, В. В. Бородычев, М. П. Богданенко, В. В. Выборнов, К. Б. Шумакова

ТЕХНОЛОГИЯ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ РАННЕГО РЕПЧАТОГО ЛУКА ПРИ КАПЕЛЬНОМ ОРОШЕНИИ

Монография

Под редакцией
доктора сельскохозяйственных наук,
профессора, академика РАН
Н. Н. Дубенка

---

ebooks@prospekt.org

Информация о книге

УДК 631.674:635.25

ББК 42.345-462

         Т38

Авторы:

Дубенок Н. Н.; Бородычев В. В.; Богданенко М. П.; Выборнов В. В.; Шумакова К. Б.

Рецензенты:

директор ВНИИСОК, доктор с.-х. наук, академик РАН Пивоваров В. Ф.,

ректор ВолГАУ, доктор с.-х. наук, член-корреспондент РАН Овчинников А. С.

В книге представлены результаты многолетних исследований по разработке технологии возделывания раннего репчатого лука при капельном орошении, обеспечивающей оптимальное регулирование водного и пищевого жимов для получения планируемых урожаев.

Дана комплексная оценка основных урожаеобразующих факторов и элементов технологии возделывания раннего репчатого лука при капельном орошении в условиях Нижнего Поволжья, представлены разработки по технологии возделывания репчатого лука и конструкциям систем капельного орошения.

Книга предназначена научным сотрудникам аспирантам и студентам высших учебных заведений, руководителям и специалистам хозяйств различных форм собственности.

УДК 631.674:635.25

ББК 42.345-462

© Коллектив авторов, 2016,

ООО "Проспект", 2016

Введение

За последние полвека производство репчатого лука в мире возросло более чем в 5 раз, составляя сегодня 72,3 млн тонн в год. В Российской Федерации ежегодно производится свыше 1,5 млн тонн репчатого лука при средней урожайности не более 18 т/га. Для производства такого объема продукции под посевами занято свыше 85 тыс. га земель. При этом дополнительно в Россию завозится около 455 тыс. тонн репчатого лука на сумму свыше 150 млн долларов. Значительная часть импорта приходится на ранние луки, производство которых традиционно налажено в регионе Нижней Волги.

В регионе отработана и находит все большее применение кассетная технология выращивания рассады, которая позволяет внедрить в промышленное производство практику возделывания рассадного лука. Природные ресурсы региона, использование высококачественных гибридных семян и формирование рассады в кассетах обеспечивают высокий потенциал продуктивности раннего лука. Но для максимальной реализации заложенного потенциала продуктивности ранних луков при капельном орошении в регионе назрела необходимость создания научно-информационной основы решения оптимизационных задач по комплексу критериев, характеризующих эффективность и безопасность производства. Следует учитывать, что получить экологически безопасную продукцию невозможно без экологического нормирования агротехнических и мелиоративных мероприятий, а также исходить из того, что рассадная культура лука является новой в промышленном производстве, что определяет актуальность исследований — повышение эффективности возделывания раннего лука за счет введения в промышленное производство рассадной культуры с обоснованием параметров технологии капельного орошения и уровня минерального питания, обеспечивающих формирование до 80 т/га экологически безопас­ной продукции при минимизации расходования водных ресурсов.

1. Проблемы и перспективы возделывания репчатого лука в ранней культуре

1.1. Народно-хозяйственное значение и современное состояние мирового производства репчатого лука

Из более чем 400 видов луковых растений в настоящее время наибольшее распространение в культуре имеет лук репчатый. К группе наиболее распространенных овощей он относится, прежде всего, благодаря высоким вкусовым и питательным качествам [63, 64].

Репчатый лук широко используется в питании человека как в свежей, так и обработанной форме, его трудно заменить при приготовлении и ароматизации самых разнообразных блюд [3]. Перерабатывающая промышленность добавляет его во многие овощные, мясные и рыбные консервы [72].

Лук придает вкус пище, способствует улучшению пищеварения, увеличивает выделение желудочного сока и повышает усвояемость пищи организмом человека [61, 141]. Подобно желудочному соку он обладает пептолитическим действием — расщепляет белок идопептонов [72].

В репчатом луке содержится много сахаров (6–12%), белков (до 3–4,5 %), меньше — жира (0,4–0,5%), что определяет его высокую питательную ценность. Кроме того, в нем содержится ряд важных минеральных веществ, таких как соли калия, фосфора, железа, кальция и других элементов [145].

Съедобная часть (сочные чешуи) луковицы составляет от 86 до 93%. Углеводы представлены в основном глюкозой, фруктозой и сахарозой, другие виды углеводов составляют пектиновые вещества (0,5–0,6%) и клетчатку [3, 114].

Луковицы не отличаются значительным содержанием витаминов, но аскорбиновой кислоты в них много. В зависимости от агроэкологических условий произрастания в луковицах может находиться до 5–16 мг% аскорбиновой кислоты [61, 145]. Также обнаружены следы каротина, небольшое количество витаминов В1, В2, PP [72].

Особую ценность луку репчатому придают эфирные масла, отличающиеся фитонцидными свойствами, острым вкусом и запахом [61, 126, 141]. В зависимости от соотношения и доли содержания эфирных масел, количества содержания сахаров луковицы делят на острые, полуострые и сладкие (салатные), и это является важным сортовым признаком репчатого лука. Для острых сортов соотношение эфирных масел и сахаров количественно характеризуется 39 мг% эфирного масла и 11% сахаров. В луковицах полуострых сортов соответственно содержится — 25 мг% эфирных масел и 7,5% сахаров, в салатных — 18 мг% и 6% соответственно. Острота лука определяется соотношением дисахаров к моносахарам: ниже 1 — лук салатный, при соотношении 1 : 2 — полуострый, а выше 2 — острый. Ранние луки в своем большинстве относятся к салатным [63, 64, 141].

Содержание эфирных масел дифференцировано по частям луковицы. Сегодня известно, что в сердцевине луковицы эфирных масел содержится больше, также много эфирных масел содержится в почках роста и зачатках. Количественно в этих частях луковицы эфирных масел до двух раз больше, чем во внешних сочных чешуях. Поэтому при активизации ростовых процессов эфирных масел в луковице становится больше, что связано с повышением удельного веса зачатка. Если температура хранения лука ниже 0 °С, то содержание эфирных масел в луковице возрастает до 2–3 раз [3, 72].

Уникальный биохимический состав репчатого лука, по-видимому, является причиной стремительного роста его мирового производства [16, 61]. Луковые культуры, в том числе репчатый лук, занимают ведущие позиции в производстве овощной продукции. За последние полвека производство репчатого лука в мире возросло более чем в 5 раз, составляя сегодня 72,3 млн тонн в год [169].

В мире репчатый лук возделывают в 142 странах мира, однако 92% мирового производства этой культуры приходится на 36 стран, которые представлены на рис. 1.1. На рисунке эти страны ранжированы по объему производимого лука и видно, что в тройку лидеров входят Китай, Индия и США. Однако до половины мирового производства лука приходится на Китай и Индию, а в США производится 3,4 млн тонн лука, что в 4 раза меньше, чем в Индии, и в 6 раз меньше, чем в Китае.

Россия входит в десятку стран, занимающих лидирующие позиции по производству репчатого лука. В настоящее время в РФ производится более 1,7 млн тонн лука, что составляет 2,3% от общемирового производства [132, 169], что хорошо согласуется с плотностью населения в нашей стране, численность которого также составляет около 2,4% населения Земли.

В России лук выращивают на площади 123 тыс. га, что составляет 15,5% от общей площади, занятой под овощными культурами. Преимущественное производство репчатого лука сосредоточено в Приволжском, Южном и Центральном округах России. В них выращивается около 80% всего годового объема лука и занято около 85% от всей посевной площади, занятой под посевами лука. Производство ранних луков сосредоточено преимущественно в Южном федеральном округе [132].

Рис. 1.1. Объем производства репчатого лука в странах мира, тыс. тонн [169]

В 2009 г. урожайность лука в стране составила 18,7 т/га; при этом в ЮФО урожайность была значительно ниже средней по России и не превышала 12,3 т/га [132]. Обращает внимание, что при лидирующих позициях по производству лука в мире, по сборам с единицы пахотной площади, позиции России колеблются в пределах 27–30 места (рис. 1.2). Это указывает на то, что развитие производства лука в нашей стране носит экстенсивный характер, реализуется за счет увеличения занятых под этой культурой площадей. В настоящее время под посевами репчатого занято свыше 85 тыс. га земель, среди которых значительная часть приходится на мелиорированные площади. При этом производство лука в современном его состоянии не покрывает потребности населения России. Дополнительно в нашу страну завозится около 455 тыс. тонн репчатого лука на сумму свыше 150 млн долларов [169]. Значительная часть импорта приходится на ранние луки.

1.2. Биологические особенности как основа повышения эффективности промышленного производства репчатого лука

Урожайность является результатом целого комплекса биологических и биофизических процессов, направленность которых в растениях зависит от их генетической природы, внутренней программы развития и условий внешней среды [113]. Если рассматривать урожайность «изнутри», то она представляется не абсолютной величиной, а результатом взаимодействия между потенциалом продуктивности растений и их устойчивостью к неблагоприятным условиям внешней среды. Причем значение имеет как уровень адаптационного потенциала, так и то, насколько он задействован в тех или иных агроэкологических условиях [77].

Рис. 1.2. Урожайность репчатого лука в мире, т/га [169]

Уровень использования внешних условий, эффективности задействования ресурсов, как природных, так и привносимых в результате хозяйственной деятельности, зависит от внутренних генетических и биологических механизмов. В свою очередь реализации генетического потенциала растений определяется обеспеченностью всего комплекса факторов жизни [89, 113]. В связи с этим выяснение механизмов, способствующих повышению потенциальной продуктивности растений, должно основываться на наиболее полном учете их биологических особенностей применительно к конкретному виду и даже — к конкретной группе сортов.

Все известные виды лука относятся к многочисленному семейству лилейных (Liliaceae L.), которое объединяет 101 род и входит в большой род Allium L. Род Allium L. объединяет около 400 видов луков, из которых в пищу используется 20–25 видов, а в культуре находятся 12 видов [3].

Allium cepa L. — лук репчатый является типичным двулетним растением, которое в первый год жизни формирует луковицу. Луковица, сформированная в первый год жизни, является хранилищем для накапливания пластических веществ, из которой на второй год развивается цветущее растение с последующим образованием семян [7, 151].

Луковица состоит из сухих и сочных чешуй и укороченного стебля — донца. Сухие чешуи в зависимости от сорта могут быть желтой, белой или фиолетовой окраски, а сочные чешуи бывают открытыми и закрытыми. В самой луковице, на донце, образуются вегетативные или генеративные (цветочные) почки [113], из которых в дальнейшем развиваются новые луковицы или цветоносы с соцветиями. Количество вегетативных почек в луковице может быть разным, и в зависимости от этого луковица может быть мало- или многозачатковой. Это является одним из признаков, определяющим сортовую принадлежность репчатого лука [63, 72].

Листовой аппарат у репчатого лука специфичный, представлен в виде полых трубок, которые покрыты сверху восковым налетом. В нижней части толщина листьев лука увеличивается, они переходят в сочные чешуи, которые составляют луковицу [64]. Во время созревания луковицы листовой аппарат растений перестает развиваться, подсыхает, постепенно развиваются процессы некроза. Также ссыхаются и влагалища листьев, которые в результате образуют так называемую «шейку» луковицы. Состояние шейки характеризует качество луковиц, степень защищенности продукции от заражения болезнетворными бактериями [29]. У невызревших луковиц шейка крупная, такая продукция быстро загнивает, плохо хранится.

Корневая система лука развита слабо, корни сначала струнообразны, затем появляются разветвления первого и второго порядков, густо покрытые корневыми волосками. Основная масса корней располагается в слое почвы 5–20 см [40, 72]. У однолетней луковицы корнями покрыта вся наружная часть донца стебля. С отмиранием листьев отмирают и корни. У луковицы, посаженной в землю на второй год ее жизни, новые корни прорастают вокруг остатков прошлогодних корней. В самом центре донца образуется омертвевший, как бы одревесневший слой, так называемая «пятка», по которой луковицу, выросшую из семян, всегда можно отличить от луковицы, выращенной из севка или из выборка [3, 40, 89, 151].

Цветонос-стрелка у лука, как и лист, полая внутри с характерным вздутием на одну треть ее высоты, несет на себе шаровидное соцветие — зонтик, состоящий из большого количества цветков [3]. Бутоны в соцветии распускаются как бы в три яруса. В первую очередь зацветают бутоны верхнего яруса, в них формируются наиболее вызревшие семена, чем обеспечивается формирование наиболее качественного посевного материала. Во время цветения бутонов первого яруса ниже располагаются бутоны следующего яруса. После отцветания первого яруса цветоножка бутонов следующего яруса растет и теперь они становятся верхними. В результате цветет всегда верхний ярус [113]. Плод у лука — трехгранная коробочка. При полном оплодотворении в ней образуется шесть семян. Семена мелкие, округло-трехгранной формы с плотной роговидной оболочкой. В одном грамме 250–400 штук семян. При обычных условиях хранения их всхожесть сохраняется два-три года [63, 64].

У двулетних видов лука, к которым относится лук репчатый, цикл развития складывается из следующих физиологических фаз [3, 7, 89]: 1) прорастание семян — появление всходов; 2) появление настоящих листьев, рост корней; 3) разрастание листового аппарата; 4) образование и начало роста луковицы; 5) формирование соцветия; 6) период цветения; 7) образование и развитие семян. В первый год жизни растение проходит 4 фазы развития.

Для прохождения каждой фазы требуются определенные условия, и в зависимости от этих условий продолжительность отдельных фаз колеблется довольно значительно [151].

В первую фазу на поверхности почвы появляются петелькообразные всходы. Это наиболее важный период в формировании рассады. С началом развития растений из семян корешок, так же как и основание семядоли вместе с почечкой, появляются из семени. В течение некоторого времени наблюдается рост корешка, после чего семядоля коленообразно изгибается в виде петельки. Петелька в своем основании удлиняется, в результате чего семя извлекается из земли [63, 72]. Данную особенность появления всходов лука важно учитывать при выборе субстрата для выращивания рассады; предпочтение отдается легким, рыхлым почвам [39].

Во вторую фазу у основания семядольного колена формируется почка, которая дает первый настоящий лист. Для репчатого лука, как и для других видов, семядоля бывает трубчатая, а позже появляются настоящие листья, которые выходят из отверстия, образующегося у основания семядоли. Впоследствии из вновь закладывающихся почек развиваются новые листья; одновременно идет и закладка боковых корней [3, 113, 141].

Третья фаза развития характеризуется интенсивным формированием органической массы и накоплением пластического вещества [7]. Рост лука в первое время происходит медленно. Через месяц после появления всходов поверхность листьев достигает нескольких квадратных сантиметров. Это обусловлено тем, что первые настоящие листья долгое время после образования практически не растут. После образования 4–5 листьев наблюдается интенсивный прирост листового аппарата, как за счет формирования новых листьев, так и за счет роста самих листьев. От количества и размера листьев зависит размер и качество луковицы [63]. При благоприятных условиях роста развивается большое число листьев и увеличивается их размер, а соответственно, увеличивается и орган запаса питательных веществ — луковица. Если условия неблагоприятны для развития лука, например при дефиците влаги, рост листьев замедляется и образуется луковица [71]. В этот период также происходит начальный рост луковицы и активное развитие листового аппарата.

Последняя фаза развития лука в первый год жизни — это формирование луковицы — органа запаса питательных веществ [3, 72, 113]. У репчатого лука в этот период приостанавливается нарастание новых листьев и начинается постепенный отток пластических веществ из листьев через стебель (донце) в сочные чешуи луковицы. После четвертой фазы у всех видов лука наступает период покоя, продолжительность которого связана с сохранностью лука [141].

Культура репчатого лука сравнительно холодостойка. Семена лука способны давать проростки уже при температуре 1–2 °С, однако всходы при этом неравномерны и могут появляться в течение длительного времени (до 1 месяца) [40, 63, 64]. При увеличении температуры почвы до 15–16 °С всходы можно получить в течение двух недель. При увеличении температуры почвы до 20–22 °С всходы обеспечиваются уже в течение недели. Всходы лука сохраняют свою жизнеспособность при снижении температуры воздуха до –1…–3 °С. Наилучшей температурой для роста и развития репчатого лука, выращиваемого рассадой, является 22–25 °С [151].

Для репчатого лука увеличение температуры в фазу созревания интенсифицирует отток пластических веществ в луковицу, что сопровождается повышением динамики прохождения этой фазы и лучшему вызреванию луковиц. Если температура воздуха в этот период снижается, то ряд процессов, связанных с созреванием луковиц, замедляется, качество луковиц при этом, как правило, становится ниже [84].

Лук относится к растениям длинного дня. Исследования [64] показали, что при выращивании репчатого лука в теплице зимой на коротком дне луковицы не формировались даже тогда, когда длину дня искусственно увеличивали до 12 часов. Только при 14–15-часовом дне были получены луковицы. В 1937 г. Р. А. Макгрудер и Аллард [71] разделили сорта репчатого лука Америки и Европы на длиннодневные и короткодневные. Деление условное, все сорта на длинном дне развивались быстрее, но сорта южные — это преимущественно короткодневные, а северные — длиннодневные сорта. Термин «короткодневные» исследователем в данном случае использован некорректно, а в том смысле, что для образования луковицы этим сортам требуется меньшая продолжительность светового дня. Исследованиями [113] установлено, что для сортов репчатого лука существует критический максимум фотопериода для образования луковицы и что для большинства сортов он равен 12 и 13,5 часа. Таким образом, фотопериодизм для репчатого лука является важным фактором, определяющим интродукцию, районирование и сроки посева различных сортов. В условиях короткого дня наблюдается мощный прир

...