Scientific journal
Advances in current natural sciences
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,775

RESOURCE-SAVING USE OF FERTILIZERS FOR CUCUMBER GROWING UNDER COVER

Oliva T.V. 1 Litsukov S.D. 1 Panin S.I. 1 Manokhina L.A. 1
1 The Belgorod State Agrarian University named after V. Gorin
Stimulation of productional processes at cultivation of greenhouse culture of a cucumber hybrid Meva F1 with the use of innovative chelate micro fertilizer «Organomiks» and «Organo-bor» is studied. Fertilizers consist of a natural bioflavanoid dihydroquercetin and in an active form of chelatny biogenous macro – and microelements (magnesium, sulfur, manganese, ferrum, zinc, cuprum, cobalt, boron and molybdenum). The optimal dose (0,1 mg/l) and toxic dose (0,3 mg/l) of boron application for drip watering of chelate complex «Organo-bor» is found out. In the article the results of strengthening of photosynthetic activity and plant metabolism, growth rates increase, formation of quantity of seed bud fruit are shown. The influence of fertilizers on physiological processes and change of the chemical composition of cucumber’s parts is shown. Variation series of biogenous elements in vegetative organs and fruits of cucumber are found out. The level of toxic elements of cadmium and lead in cucumber’s fruits was much lower than maximum permissible concentration, and mercury and arsenic weren’t found. Additional dressing use increases dry substance level, mass fraction of nitrogen and protein (р < 0,05), a chlorophyll (р < 0,01) and vitamin C in leaf tissue. It is activate the process beginning of fructification on average for 2–3 days and also increases cucumber hybrid Meva F1 productivity on average for 26–36 % against the control variant. Cucumber production profitability is increased by an average of 46–65 %. The nitrate concentration in cucumbers was lower than maximum permissible concentration. Cultivation of cucumbers with the use of the studied micro fertilizers is resource-saving and environmentally safe cultivation technology of cucumber hybrid Meva F1.
greenhouse
drip watering
parthenocarpic cucumber hybrid
soil-dressiпg
chelate micro fertilizer «Organomiks»
chelate micro fertilizer «Organo-bor»
1. Selivanova M.V. Vlijanie udobrenij na strukturu urozhaja ogurca v zashhishhennom grunte / M.V. Selivanova, O.Ju. Lobankova, V.V. Ageev // Vestnik APK Stavropolja. 2013. no. 1 (9). pp. 28–31.
2. Selivanova M.V. Primenenie udobrenij i ih sochetanij v podkormku ogurca v zashhishhennom grunte rezerv sokrashhenija zatrat i povyshenija urozhajnosti / M.V. Selivanova, A.N. Esaulko, O.Ju. Lobankova, V.V. Ageev // Sovremennye problemy nauki i obrazovanija. 2013. no. 3. URL: https://science-education.ru/ru/article/view id=9191.
3. Oliva T.V. Ispolzovanie helatnogo mikroudobrenija i gumata v tehnologii vyra-shhivanija teplichnogo ogurca / T.V. Oliva, L.A. Manohina, E.A. Kuzmina // Uspehi sovre-mennoj nauki i obrazovanija. 2016. T. 7, no. 12. pp. 139–144.
4. Kolesnichenko E.Ju. Vlijanie organomineralnyh udobrenij na vyrashhivanie ras-sady kultury ogurca gibrida Gladiator F1 v uslovijah zashhishhennogo grunta / E.Ju. Kolesnichenko // Uspehi sovremennoj nauki. 2016. T. 10, no. 11. pp. 136–140.
5. Oliva T.V. Jekologicheskaja bezopasnost s.-h. tehnologij i upravlenie kachestvom produkcii na osnove sovremennyh metodov s.-h. biotehnologii / T.V. Oliva / V kN.: Nacionalnye proekty i sberezhenie nacii. M.: INION RAN. 2008. pp. 365–368.
6. Litvinov S.S. Zashhishhennyj grunt: strategija razvitija / S.S. Litvinov // Kartofel i ovoshhi. 2013. no. 10. pp. 20–21.
7. Medvedev S.S. Mehanizmy reguljacii morfogeneza rastenij / S.S. Medvedev // V mat. VII sezda obshhestva fiziologov rastenij Rossii. Materialy dokladov (v dvuh chastjah). Chast II. Nizhnij Novgorod. 4–10 ijulja 2011. pp. 470–471.
8. Kostin V.I. Vlijanie reguljatorov rosta na fotosinteticheskuju aktivnost rastenij i urozhajnost teplichnogo ogurca i tomata / V.I. Kostin, P.V. Smirnov, N.I. Epifanov // Gavrish. 2013. no. 4. pp. 17–19.

Потребность тепличных овощных культур в биогенных микроэлементах из питательного раствора для гидрополива различная. Для отдельных культур обнаружена тенденция их повышенного накопления в вегетативных органах и плодах [1–3]. Формы химического соединения, из которых растения поглощают элементы питания, также влияют на содержание элементов в питательном растворе капельного полива [4]. Поэтому для повышения продуктивности и урожайности сельскохозяйственных культур необходимо знать форму соединения биогенных элементов и их оптимальное содержание в растворе системы капельного полива растений. В то же время для управления устойчивым качеством экологически безопасной продукции необходимо внедрение методов сельскохозяйственной биотехнологии [5, 6]. Исходя из этого целью работы является изучение особенностей применения инновационных хелатных комплексов микроэлементов при выращивании культуры партенокарпического гибрида огурца Мева F1 с использованием системы капельного полива в условиях ООО СХП «Теплицы Белогорья».

Материалы и методы исследования

Опыт проводили в соответствии с общепринятой методикой полевого опыта с овощными культурами в сооружениях защищенного грунта по Б.А. Доспехову. Стимуляцию продукционных процессов тепличного огурца осуществляли концентрированными хелатными микроудобрениями, которые были произведены в ЗАО «Петрохим» (Россия, г. Белгород). Жидкое хелатное удобрение «Органо-бор» содержит 110 г/л бора в биологически активной форме ускоренного усвоения в виде четырехкоординированного внутрикомплексного соединения. «Органомикс», включает хелатные формы марганца (8 г/л), железа (30 г/л), магния (5 г/л), серы (21 г/л), цинка (8 г/л), меди (8 г/л), кобальта (0,1 г/л), бора (4 г/л) и молибдена (0,1 г/л). Оба препарата нетоксичны, экологически безвредны, без запаха, не вызывают аллергии и принадлежат к IV классу малоопасных веществ. В состав этих удобрений входит природный биофлавоноид дигидрокверцетин, обладающий свойствами природного биостимулятора. Данные хелаты легко усвояемы растениями и не имеют ожогового эффекта из-за невысоких концентраций при их применении.

Схема опыта включала варианты: контроль – выращивание культуры огурца с применением питательного раствора по схеме выращивания теплицы; вариант 1 – с дополнительной подкорневой подкормкой раствором «Органо-бор» в двух группах с концентрацией 0,1 и 0,3 мг/л (в пересчете на бор); вариант 2 – с подкорневой подкормкой раствором «Органомикс» в концентрации 0,1 мг/л.

В каждом варианте опыта было по 90 растений. Подкормки хелатными удобрениями проводили непосредственно в ватоминеральный кубик под корень растения в фазу формирования первого листа, 3–4 листа, через неделю после переноса растений из цеха рассады в цех роста, перед цветением и в фазу начала образования плодов. Известно, что растения очень чувствительны к потреблению бора и других микроэлементов. Нашей задачей было установить грань между их дефицитом и переизбытком с учетом применения биогенного элемента в хелатной легкодоступной для растения форме.

Семена опытных вариантов предварительно в течение 4 часов замачивали в растворах удобрений, затем проводили высев в насыщенные питательными растворами ватоминеральные кубики Grodan (7х7 см). Температуру среды, влажность субстрата в течение нескольких дней поддерживали в пределах 20 °С и на уровне 75–89 % от наименьшей влагоемкости. Массовые всходы гибрида огурца Мева F1 были на 4 день после посадки: для контрольного варианта – 83,3 %; для варианта 1 и 2 – 94,5 и 97,8 % соответственно. Проводили выбраковку растений. В контрольном варианте выбраковка растений составила 7 %, в первом варианте – 3 %, во втором варианте выбракованных растений не было. Первый настоящий лист у растений появлялся на четвертый день после всходов. В этот период в рассадном отделении поддерживали параметры среды: освещение не менее 10 тыс. люкс, среднесуточная температура воздуха ночью – не менее 18 °С, днем – не менее 21 °С. Второй настоящий лист быстрее формировался у растений второго и первого вариантов опыта (98,0 и 97,7 % от общего количества растений) по сравнению с контрольным вариантом (94,6 %). Однако у огурца из группы с применением раствора с концентрацией активного бора 0,3 мг/л были обнаружены явные признаки борной токсичности. Окантовка второго настоящего листа пожелтела. Известно, что бор не мигрирует из старых листьев во вновь образовавшиеся молодые листья. То есть, с одной стороны, растение требует постоянного внесения биогенного элемента для нормального развития, а с другой стороны, необходимо точно подобрать дозу вносимого быстроусвояемого бора из активной хелатной формы. Из-за признаков токсичности раствор «Органо-бора» в концентрации 0,3 мг/л прекратили применять. Растения огурца сняли с опыта, продолжая проводить наблюдения за развитием растений с применением активного бора в концентрации 0,1 мг/л.

Когда у растения огурца появлялся шестой лист, культуру осторожно перевозили в цех роста теплицы. Растения расставляли по 4 штуки на ватоминеральные маты Grotop. Капельницу для введения питательного раствора подводили в ватоминеральный кубик под каждое растение. Параметры среды в этот период были следующие: освещение не менее 12 тыс. люкс, среднесуточная температура не менее 19 °С. Ec равнялась 2,45–3,30 мСм/см.

На стадии начала плодообразования отбирали по 10 штук из каждой группы методом рандомизации растения для фенологических и биохимических испытаний. Проводили биометрический и биохимический анализ образцов стебля, листа и плода растения огурца по общепринятым методам исследования. Сухое вещество, массовую долю азота, калия и фосфора, минеральные элементы и токсичные вещества определяли по ГОСТ 20851.4, ГОСТ 30181.1, ГОСТ 20851.3 и ГОСТ 20851.2, ГОСТ 30692 и ГОСТ 30178 соответственно. Общий сахар – по Бертрану; витамин С, хлорофилл и каротин – по общепринятым методикам.

Результаты исследования и их обсуждение

В табл. 1 показана динамика высоты растений в период интенсивного вегетативного роста огурца под влиянием изучаемых удобрений после переноса в блок роста теплицы. Изучаемые удобрения стимулировали рост и развитие огурца.

Анализ результатов исследований показывает, что максимальная скорость роста растений огурца под влиянием удобрения «Органо-бор» обнаружена к 22 дню после всходов, а под влиянием удобрения «Органомикс» – к 32 дню после всходов. Интенсивным опережающим ростом растений под влиянием удобрений можно объяснить большее количество образовавшихся завязей. Масса сформированного к 39 дню выращивания растений зеленца огурца из опытных вариантов была значительно больше контрольного варианта. Более интенсивный рост и быстрое начало плодообразования у растения огурца можно объяснить влиянием биогенных элементов из доступных форм изучаемых удобрений на физиологические процессы, протекающие в тканях листа.

Таблица 1

Влияние удобрений на высоту растения огурца гибрида Мева F1

Показатели

Контроль

Вариант 1

± %

к контролю

Вариант 2

± %

к контролю

Высота растений (22 день после всходов), см

31,13 ± 1,50

44,83 ± 1,50*

+ 44,0

42,83 ± 0,67*

+37,6

Высота растений (25 день), см

41,47 ± 2,60

54,82 ± 1,80*

+32,2

51,08 ± 0,88*

+23,2

Высота растений (32 день), см

69,40 ± 1,60

96,33 ± 1,40**

+ 38,8

104,8 ± 0,50**

+51,0

Количество завязей (38 день), шт.

4,0 ± 0,20

6,2 ± 0,20*

+55,0

6,0 ± 0,40*

+50,0

Масса зеленца огурца (39 день), г

8,21 ± 0,20

13,29 ± 0,10*

+61,9

16,20 ± 0,20**

+97,3

Примечание. *– р < 0,05; **– р < 0,01 по сравнению с контролем.

Таблица 2

Влияние удобрений на химический состав листьев рассады огурца

Показатели

Контроль

Вариант 1

± %

к контролю

Вариант 2

± %

к контролю

Массовая доля влаги, %

86,9 ± 0,16

84,89 ± 0,19

–2,3

85,86 ± 0,12

–1,2

Массовая доля общего азота, %

0,59 ± 0,05

0,67 ± 0,04*

+13,6

0,67 ± 0,05*

+13,6

Массовая доля белка, %

3,69 ± 0,31

4,19 ± 0,31*

+13,6

4,19 ± 0,31*

+13,6

Хлорофилл, мг/кг

5600 ± 20

7000 ± 25**

+25,0

6120 ± 15**

+9,3

Каротин, мг/кг

60,0 ± 2,5

54,0 ± 1,6

–10,0

49,0 ± 1,4*

–18,3

Витамин С, мг/кг

46,0 ± 1,9

47,90 ± 1,6

+4,1

47,0 ± 1,5

+2,2

Примечание. *– р < 0,05; ** – р < 0,01 по сравнению с контролем.

В табл. 2 представлены данные о влиянии удобрений на химический состав зеленой массы листьев огурца в пересчете на натуральное вещество в фазу интенсивного роста рассады.

Анализ таблицы показывает, что применение дополнительной подкормки увеличивает в тканях листа уровень сухого вещества, массовую долю азота и белка (р < 0,05), хлорофилла (р < 0,01), витамина С и снижает содержание каротина. Лучшее развитие ассимиляционного аппарата растений свидетельствует об усилении метаболизма в тканях растения, что согласуется с выводами других научных работ [7, 8]. Итак, применение вегетативной подкормки растений способствовало ускорению сроков поступления продукции в среднем на 2–3 дня, а значит, ресурсной экономии воды, электродосвечивания и питательных веществ из удобрений.

Накопление питательных веществ в организме растения в начальную фазу интенсивного плодоношения в вариантах опыта было разным. В табл. 3 представлен химический состав в пересчете на натуральное вещество вегетативных органов огурца в результате применения удобрения «Органо-бор» и «Органомикс».

В табл. 4 представлен химический состав в пересчете на натуральное вещество плодов огурца в результате применения удобрения «Органо-бор» и «Органомикс».

Применение удобрений увеличивало содержание сухого вещества во всех органах растения. Хотя динамика накопления питательных элементов в вегетативных органах и плодах огурца под влиянием удобрений была разная. В листьях и плодах растения наблюдалась общая тенденция увеличения уровня основных питательных элементов, таких как азот и калий. По-разному накапливался фосфор в тканях органов. Отмечено повышение его уровня в стебле и плодах огурца и уменьшение в листьях растения. Максимальное накопление сахара отмечено для листьев растений под влиянием удобрения «Органомикс». Разное присутствие химических элементов в удобрениях по-разному влияло на поступление токсичных металлов в ткани огурца, хотя уровень кадмия и свинца в плодах огурца был значительно ниже ПДК. ПДК для кадмия составляет не более 0,03 мг/кг, для свинца – не более 0,5 мг/кг. Ртуть и мышьяк в растении огурца обнаружены не были. Содержание нитратов в огурцах тоже было ниже ПДК. Поэтому товарную продукцию, выращенную при использовании изучаемых удобрений, согласно нормативам СанПиН 2.3.2.1078 – 2001 надо отнести к группе экологически безопасной.

Анализируя данные табл. 3 и 4, составили ряды распределения биогенных элементов в тканях вегетативных органов и плодах огурца. Убывающие ряды для общего азота, серы, меди, марганца, железа и цинка: лист – стебель – плод; в отношении магния, натрия, калия, фосфора и кальция: лист – плод – стебель; для общего сахара: плод – лист – стебель. При сравнении результатов химического анализа по вариантам опыта обнаружено, что максимальное количество сахара обнаружено в плодах огурцах, которые подкармливали концентрированным микроудобрением «Органомикс». Так как под влиянием удобрений в листьях растения происходят интенсивные метаболические процессы, в тканях огурца также отмечено максимальное накопление общего азота, макро- и микроэлементов.

Применение хелатных борного и комплексного микроудобрений повлияло на среднюю урожайность огурца гибрида Мева F1 (табл. 5).

Таблица 3

Влияние удобрений на химический состав стебля огурца гибрида Мева F1

Показатели

Контроль

Вариант 1

± %

к контролю

Вариант 2

± %

к контролю

стебель огурца

Влага, %

95,30

95,25

–0,05

95,08

–0,23

Зола, %

1,01

1,03

+1,98

1,10

+8,97

Общий азот, %

0,11

0,13

+18,18

0,11

0

Сахар, %

0,03

0,03

0

0,03

0

Кальций, %

0,035

0,040

+14,29

0,50

+28,57

Фосфор, %

0,044

0,045

+2,27

0,050

+13,64

Калий, %

0,458

0,479

+4,59

0,499

+8,95

Натрий, %

0,018

0,013

–27,78

0,019

+5,56

Сера, г/кг

0,14

0,15

+7,14

0,15

+7,14

Магний, г/кг

0,17

0,20

+17,65

0,16

–5,58

Железо, мг/кг

4,54

5,88

+29,59

6,37

+40,31

Цинк, мг/кг

6,95

7,21

+3,74

8,52

+22,59

Медь, мг/кг

0,31

0,35

+12,90

0,46

+48,39

Марганец, мг/кг

0,67

0,76

+13,43

0,73

+8,96

Кадмий, мг/кг

0,006

0,010

+6,67

0,008

+3,33

Свинец, мг/кг

0,62

0,54

–12,90

0,53

–14,52

лист огурца

Влага, %

90,45

89,48

– 1,07

89,88

–0,63

Зола, %

1,88

2,07

+10,11

2,07

+10,11

Общий азот, %

0,51

0,56

+9,81

0,52

+1,96

Сахар, %

0,08

0,085

+6,25

0,09

+12,50

Кальций, %

0,41

0,41

0

0,42

+2,44

Фосфор, %

0,088

0,081

–7,96

0,082

–6,82

Калий, %

0,38

0,45

+18,42

0,40

+5,26

Натрий, %

0,016

0,018

+12,50

0,015

0

Сера, г/кг

0,53

0,74

+39,62

0,76

+43,40

Магний, г/кг

1,09

1,20

+10,08

1,16

+6,42

Железо, мг/кг

12,46

16,88

+35,47

16,32

+30,98

Цинк, мг/кг

6,95

7,21

+3,74

8,52

+22,60

Медь, мг/кг

0,99

1,04

+5,05

1,14

+15,15

Марганец, мг/кг

3,22

3,33

+0,31

3,70

+14,91

Кадмий, мг/кг

0,13

0,17

+3,77

0,17

+3,08

Свинец, мг/кг

0,94

0,94

0

1,00

+6,38

 

Таблица 4

Влияние удобрений на химический состав плода огурца гибрида Мева F1

Показатели

Контроль

Вариант 1

± % к

контролю

Вариант 2

± % к

контролю

Влага, %

95,30

95,25

–0,05

95,08

–0,23

Зола, %

1,01

1,03

+2,18

1,08

+6,93

Общий азот, %

0,10

0,13

+30,0

0,11

+10,0

Сахар, %

0,55

0,55

0

0,60

+9,09

Кальций, %

0,35

0,40

+14,30

0,50

+42,86

Фосфор, %

0,44

0,45

+2,27

0,50

+13,64

Калий, %

0,458

0,479

+4,59

0,499

+8,95

Натрий, %

0,060

0,050

–16,67

0,050

–16,67

Сера, г/кг

0,14

0,10

–14,29

0,14

0

Магний, г/кг

0,46

0,48

+4,35

0,36

–21,74

Железо, мг/кг

4,49

4,52

+0,67

5,11

+13,81

Цинк, мг/кг

1,06

1,74

+64,15

1,68

+58,49

Медь, мг/кг

0,29

0,31

+6,90

0,39

+34,48

Марганец, мг/кг

0,64

0,66

+3,13

0,67

+4,69

Кадмий, мг/кг

0,011

0,016

+4,46

0,013

+1,82

Свинец, мг/кг

0,177

0,118

–33,33

0,148

–16,38

 

Таблица 5

Влияние удобрений на структуру урожая огурца гибрида Мева F1

Показатели

Контроль

Вариант 1

Вариант 2

Урожайность, кг/м2

октябрь

6,0 ± 0,985

8,85 ± 0,339

7,20 ± 0,432

Выход плодов, %

товарных

99,88

99,90

99,90

нетоварных

0,12

0,10

0,10

Урожайность, кг/м2

ноябрь

9,80 ± 0,360

11,80 ± 0,424

11,30 ± 0,283

Выход плодов, %

товарных

99,50

99,79

99,70

нетоварных

0,50

0,21

0,30

Урожайность, кг/м2

декабрь

6,95 ± 0,180

10,20 ± 0,270

10,11 ± 0,365

Выход плодов, %

товарных

99,08

99,30

99,20

нетоварных

0,92

0,70

0,80

Урожайность, кг/м2

в среднем за вегетацию

22,75 ± 0,375

30,85 ± 0,330

28,61 ± 0,326

Выход плодов, %

товарных

98,46

98,99

98,8

нетоварных

1,54

1,01

1,2

Товарная урожайность, кг/м

интервалы

22,40 ± 0,363

30,54 ± 0,322

28,27 ± 0,320

22,037–22,763

30,218–30,862

27,950–28,590

d

 

8,14

5,87

НСР001

 

3,28

4,45

 

Таблица 6

Экономическая эффективность производства товарной продукции огурцов

Показатели

Контроль

Вариант 1

Вариант 2

Урожайность, кг/м2

22,40

30,54

28,27

Закупочная цена 1 кг, руб.

100

100

100

Стоимость продукции, тыс. руб./ т

2240

3054

2827

Затраты, тыс. руб.

1045

1060

1060

Прибыль, тыс. руб.

1195

1994

1767

Рентабельность, %

114,35

188,11

166,70

Результаты математической обработки показали, что доверительные интервалы не перекрываются, фактическая разница между вариантами опыта с удобрениями и контролем больше НСР, следовательно, удобрения оказывают существенное влияние на урожайность огурца гибрида Мева F1. В первом и во втором вариантах опыта товарная урожайность была выше в 1,36 и 1,26 раза соответственно контрольного варианта. Это повысило рентабельность производства огурцов в среднем на 46–65 % (табл. 6).

Заключение

В эксперименте показано, что рекомендуемая научной литературой норма бора в концентрации 0,3 мг/л при включении в питательный раствор для полива огурца в ватоминеральные кубики в виде хелатного активного соединения токсична. Впервые установлена оптимальная доза бора в виде активного хелатного комплекса в питательном растворе для капельного полива в концентрации 0,1 мг/л для снижения выбраковки, повышения продуктивности и урожайности огурца гибрида Мева F1.

Разработанная технология применения минеральных хелатных микроудобрений для замачивания семян, в качестве подкорневой подкормки тепличного огурца, выращиваемого на ватоминеральных кубиках с применением системы капельного полива, создает оптимальные условия роста и развития растения, сокращает период вегетации до образования плодов и таким образом ускоряет сроки поступления продукции. То есть выращивание тепличной культуры огурца гибрида Мева F1 с применением инновационных хелатных микроудобрений «Органо-бор» и «Органомикс» можно отнести к ресурсосберегающей экологически безопасной технологии производства овощей.