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.