Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,976

Рост растений – это сложный сбалансированный физиолого-биохимический процесс, а ювенильный период – важный этап жизни сельскохозяйственной культуры, который является залогом будущего высокого урожая [1, 2]. Успешное прорастание семян и развитие вегетативных органов растений обеспечиваются при сбалансированном сочетании макро- и микроэлементов в питательной среде. Выращивание тепличного огурца, одной из самых популярных культур закрытого грунта, сопряжено с некоторыми трудностями, так как он очень требователен к питательным растворам и условиям окружающей среды [3]. В настоящее время качественный рынок тепличных овощей меняется. Выделяют новые индикаторы современного устойчивого развития теплиц: не только урожай с квадратного метра, но и экологическая культура работы и качество продукции, а именно 85 % биометода и 97 % биометода соответственно [4–6]. Поэтому целью нашего исследования было изучение особенностей развития рассады тепличного огурца на ватоминеральных кубиках при капельном поливе с применением внекорневых подкормок экологически безопасными, природными и эффективными удобрениями и стимуляторами роста.

Материалы и методы исследования

Опыты с партенокарпическим гибридом культуры огурца Кибрия F1 проводили в соответствии с общепринятой методикой полевого опыта с овощными культурами в сооружениях защищенного грунта по Б.А. Доспехову [7].

Сев культуры огурца гибрида Кибрия F1 был проведен нами вручную 1 апреля 2016 г. в ООО СХП «Теплицы Белогорья». Алгоритм исследований представлен на схеме (рис. 1).

Семена в количестве 900 штук (по 100 семян в 9 вариантах) предварительно были замочены в растворе хелатного микроудобрения «Органобор» (концентрация 0,1 мг/л), «Органомикс» (концентрация 0,1 мг/л), в растворе гуминовых удобрений БелБио-1, БелБио-2, БелБио-3 (концентрация 0,001 %), в растворе силиката натрия и селексена (концентрация 0,01 %), а также в растворе воды. Жидкие гуминовые удобрения серии БелБио произведены нами из вермикомпоста, как описано ранее, в лаборатории биотехнологических исследований ФГБОУ ВО БГАУ [9, 10]. БелБио-1 – это гуминовый препарат, выделенный по стандартной методике с использованием серной кислоты; БелБио-2 – препарат, выделенный азотной кислотой и насыщенный карбонатом кальция; БелБио-3 – препарат, выделенный с использованием комплексона трилона Б. Суммарное количество свободных гумусовых кислот находится в пределах 79–87 г/л, рН равняется 7,8–8,6. Жидкий экстракт спирулины в растворе фруктозы и жидкие хелатные микроудобрения были наработаны в ЗАО «Петрохим» (г. Белгород). В составе удобрения «Органобор» содержится бор в биологически активной хелатной форме (110 г/л). В «Органомиксе» присутствуют хелатные формы железа (30 г/л), серы (21 г/л), магния (5 г/л), бора (4 г/л), марганца, цинка и меди (по 8 г/л), кобальта и молибдена (по 0,1 г/л). Все препараты нетоксичны, экологически безвредны и принадлежат к IV классу малоопасных веществ.

Результаты исследования и их обсуждение

Массовые всходы растения огурца гибрида Кибрия F1 были на 4 день после посадки. В этот день провели выбраковку растений. Степень выбраковки растений после замачивания семян в среднем уменьшалась в 1,3–3,6 раза. Минимальная выбраковка растений после всходов была при применении гуминовых и хелатных удобрений. Кремний- и селенсодержащие препараты, экстракт спирулины тоже уменьшили выбраковку растений после всходов, но менее значительно (табл. 1).

Анализ табличных данных показал, что использование стимуляторов роста, в целом оказало положительное влияние на формирование проростков огурцов, однако в случае со стеблями растений различие с контролем в некоторых вариантах не подтвердилось статистическим анализом. Это говорит о том, что «напрасного» вегетативного роста огурца в высоту не было, и растения переходили в важную фазу развития накопления вегетативной зеленой листовой массы. Прирост общей массы листьев (рис. 2) самый большой наблюдался при использовании экстракта спирулины и силиката натрия. Различия с контролем в этих вариантах составили 3,23 и 3,22 г или в среднем 25,5 % при р < 0,01. Самые низкие показатели общей фитомассы листьев зафиксированы после использования препаратов БелБио-2 и БелБио-3 при положительной разнице с контролем на 1,59 и 2,05 г или на 12,6 (р < 0,05) и 16,2 % (р < 0,01) соответственно.

Масса стебля огурцов, так же как и весовые характеристики листьев, во всех вариантах опыта превышала контрольные значения (рис. 3). Однако только в трех вариантах опыта это различие подтвердилось статистическим анализом: для силиката натрия на 3,55 г (29,7 %); «Органобора» – на 2,19 г (23,2 %) и для «Органомикса» на 1,87 г (20,5 %) при р < 0,01.

Все используемые в опыте удобрения и стимуляторы роста вызывали существенное увеличение площади листовой поверхности (рис. 4).

Максимальное различие по сравнению с контролем наблюдалось при обработке растений силикатом натрия на 216,38 см2 (32,2 %); селексеном – на 190,98 см2 (29,6 %) и «Органобором» – на 188,6 см2 (29,3 %) (р < 0,01). Онтогенез растений характеризуется различными скоростями роста вегетативных органов. Параллельное развитие двух или нескольких органов предполагает синхронизацию изменения скоростей их роста. Поиск коэффициентов корреляции и соотношений роста организмов составляет сущность аллометрического подхода при изучении онтогенеза растений.

Аллометрические характеристики формирования растения огурца представлены в табл. 3. Расчет фотосинтетического усилия (масса листьев на единицу фитомассы, г/г) демонстрирует наивысшую интенсивность роста растений, а именно накопление биомассы и развитие листового покрова, у растений из вариантов, где применяли БелБио-1, селексен и экстракт спирулины. Отношение массы стебля к массе растения самым высоким было после применения силиката натрия, «Органобора» и «Органомикса» и было выше на 12,2 и на 5,3 % соответственно по сравнению с контролем. Во всех остальных вариантах величина этого коэффициента была на уровне (БелБио-2, БелБио-3) или ниже (БелБио-1, селексен, экстракт спирулины) контрольных значений.

Важным параметром, который характеризует рост и развитие растений, является содержание в листьях пигмента хлорофилла. Ряд авторов связывает влияние биологических препаратов с оптимизацией функционального состояния клеточных органелл [11, 12]. Содержание хлорофилла измерялось по трем показателям данных табл. 4 и диаграммы рис. 5. Суммарное содержание хлорофилла в пересчете на натуральное вещество определяли при помощи спектроколориметра по измерению оптической плотности спиртового экстракта листьев растения огурца при длине волны 644 нм.

Обнаружено, что содержание хлорофилла в листьях рассады растений в пересчете всю массу листьев растения превышало контрольные значения. Это обеспечивает интенсивность обменных процессов в ткани листа растущих организмов и согласно литературным данным обеспечивает наивысшее образование основного сухого вещества тканей растений. Заметим, что применение биологических препаратов не уступает стимуляции образования фотосинтетического аппарата при использовании хелатных микроудобрений. Установлено, что кремний (вариант № 6), вовлеченный в поток транспорта веществ, также интенсивно стимулирует образование в тканях листа зеленого пигмента. Масса растения в этом варианте к 24 суткам роста наивысшая. На втором месте по уровню содержания хлорофилла стоит вариант № 5, с вегетативной обработкой бором в хелатной активной форме. Концентрации бора в активной форме подобраны без появления токсичного эффекта. Увеличение уровня зеленого пигмента говорит о лучшем развитии фотосинтезирующего аппарата организма растений, которое будет способствовать более высокой продуктивности и урожайности организма растений. В табл. 5 и диаграмме рис. 6 показано содержание в листьях рассады пигмента каротина. Содержание каротина определяли по ГОСТ 13496.17.

Согласно данным таблицы и диаграмме уровень каротина в листьях растений менялся по-разному. Максимальное содержание пигмента в листьях отмечено у огурца при вегетативной обработке силикатом натрия. Затем по интенсивному ряду накопления пигмента в тканях листа огурца идет обработка хелатным бором, экстрактом из спирулины и гуминовыми веществами. Из научной литературы известно, что каротины играют роль особых пигментов, с помощью которых передается энергия поглощенных квантов хлорофиллу а, особенно когда преобладает рассеянная радиация, то есть в затененных местах при недостатке освещения. Также доказано, что каротиноиды, выполняя защитную функцию, предохраняют хлорофилл от фотоокисления, участвуя в прямом расщеплении воды и кислородном обмене при фотосинтезе. Содержание желтых пигментов в течение вегетации растения значительно меняется: от роста уровня пигмента в начальные фазы роста, переход через максимум во время цветения и снижение при старении листьев. Поэтому накопление каротина в листьях тепличного огурца в раннем весеннем обороте соответствует интенсивному фотосинтезу и защите растений от меняющихся факторов окружающей среды.

Заключение

Предпосевное замачивание семян огурца корнишона гибрида Кибрия F1 в изучаемых растворах значительно (в 1,3–3,6 раза) уменьшает выбраковку растений после всходов, влияет на интенсивность роста с опережением контрольных растений на 2–3 дня развития. Минимальная выбраковка растений после всходов обнаружена при применении гуминовых и хелатных удобрений. Вегетативные обработки всеми изучаемыми растворами стимулируют ювенильную фазу развития рассады огурца гибрида Кибрия F1 по сравнению с контролем. Максимальный прирост общей массы листьев обнаружен при применении кремнийсодержащего удобрения и экстрактивного раствора спирулины. Максимальная масса стебля огурцов – при применении кремнийсодержащего удобрения, «Органобора» и «Органомикса». Максимальное фотосинтетическое усилие установлено для рассады при применении гуминового удобрения БелБио-1 и экстракта спирулины.

Вегетативные обработки всеми изучаемыми растворами способствовали более лучшему формированию фотосинтетического аппарата листьев ювенильной фазы развития огурца Кибрия F1 по сравнению с контролем. Обнаружено, что содержание хлорофилла в листьях, в пересчете всю массу листьев рассады превышало контрольные значения в среднем на 19–42 мг, что обеспечивало в дальнейшем наивысшее образование сухого вещества. Отметим, что кремнийсодержащее удобрение максимально стимулировало образование в тканях листа зеленого и желтого пигментов при максимальной массе растения к 24 суткам развития. Установлен факт для всех вариантов опыта положительной тенденции накопления каротина на 0,1–0,7 мкг/см2 поверхности листа, что также способствует интенсивному фотосинтезу, позволяет управлять физиологическими процессами растений и в дальнейшем повышать процессы плодообразования при защите растений от меняющихся факторов окружающей среды.