Эффективность применения кремнийсодержащих удобрений при малообъёмной технологии выращивания огурца Киборг F1

Vegetable crops of Russia. 2020;(6):25-30. (In Russ.)

Овощеводство как растениеводческая отрасль сельского хозяйства является важной составляю- щей агропромышленного комплекса России. Овощебахчевые культуры обеспечивают население важными продуктами питания, а перерабатывающую промышленность – сырьем. Наибольшее распространение в Российской Федерации имеют 7-10 овощных культур, среди которых: капуста, лук, чеснок, томат, огурец, столовая свекла, перец и др. [1].

Огурец в защищенном грунте Российской Федерации по площадям выращивания и объему производства занимает первое место, на его долю в валовом сборе тепличной продукции в последние годы приходится около 5055%. В защищенном грунте страны культуру огурца выращивают в зимне-весеннем, весенне-летнем и летнеосеннем оборотах. Производство продукции огурца в защищенном грунте обеспечивает ее потребление в свежем виде более длительным в течение года по сравнению со многими другими овощами.

Важным условием увеличения производства овощей с целью полного самообеспечения населения страны отечественной продукцией является интенсификация отрасли на основе применения современных, ресурсосберегающих технологий, рационального использования минеральных удобрений, химических средств защиты растений, внедрения в производство урожайных сортов и гибридов овощных культур и т.д. [2].

Исследования последних лет подтверждают положительное влияние различных кремнийсодержащих агрохимикатов на темпы протекания процессов метаболизма в растении, которое проявляется, прежде всего в увеличении выхода товарной продукции, устойчивости к воздействию неблагоприятных факторов среды, реализации биологического потенциала сельскохозяйственных культур [3].

В научных работах приводятся данные, что кремний, принимая участие в физиологических процессах растений, способствует укреплению стенок эпидермальных клеток, развитию большего объема корневой системы, увеличению площади листьев, усилению фотосинтетических и ферментативных процессов в листьях [4-6]. Кремний усиливает усвоение питательных элементов растением, повышает их засухоустойчивость, обеспечивает более низкий уровень испарения влаги, увеличивает возможности антиоксидантной защиты растения. У сельскохозяйственных культур при обеспечении достаточного кремниевого питания можно наблюдать повышение устойчивости к влиянию вредителей [7].

Применение кремнийсодержащих агрохимикатов в технологиях возделывания сельскохозяйственных растений позволяет повысить их устойчивость к стрессовым факторам, результатом чего является увеличение урожайности культур [8]. Практика мирового сельского хозяйства показывает высокую эффективность кремнийсодержащих удобрений в технологиях возделывания культурных растений и отмечается рост потребления этих агрохимикатов, особенно при производстве зерновых культур [9-13]. Влияние кремния на продуктивность овощных культур и особенности роста отдельных современных гибридов изучено недостаточно и является актуальным.

Цель исследований – оценка влияния кремнийсодержащих удобрений на продуктивность огурца Киборг F 1 в малообъемной технологии выращивания.

Материалы и методы исследований

Исследования проводили в зимней остекленной теплице теплично-оранжерейного комплекса ФГБОУ

Ставропольский ГАУ. Объектами исследования были огурец Киборг F 1 , удобрения Келик Калий-Кремний, Силиплант, Форрис, Bio Silicium.

Киборг F 1 (Оригинатор «Гавриш» – Россия) – партено-карпический гибрид огурца. Растение отличается хорошим ростом, средней облиственностью, подходит для ведения культуры с приспусканием. Гибрид формирует в узле 1-4 плода, женского типа цветения. Плод длиной 1012 см, массой 110-130 г, темно-зеленого цвета, овальноцилиндрической формы со слабыми зелеными полосками, с небольшими бугорками, которые расположены со средней частотой.

Келик Калий-Кремний (Производитель – «Атлантика Агрикола», Испания) – удобрение с иммунопротекторны-ми свойствами, в состав которого входят калий (15%) и кремний (10%) в хелатной форме (агент EDTA). Норма применения: 0,2 л/га.

Силиплант Универсальный (Производитель – АНО «НЭСТ М», РФ) – кремнийсодержащее удобрение (калий – 1%, кремний – 7,5-7,8%) с набором микроэлементов в хелатной форме (Fe, Mg, Mn, Cu, Co, Zn) и бор. Норма применения: 1,0 л/га.

Форрис (Производитель – ЗАО «Петрохим», РФ) – удобрение, содержащее калий (150 г/л), кремний (100 г/л), дигидрокверцетин (0,5 г/л), ауксин (0,1 г/л). Норма применения: 0,5 л/га.

Bio Silicium (ООО АТ Хром Трейдинг, РФ) – универсальное удобрение на основе биологически активного кремния, в состав которого входят: кремний – 50%, железо – 6%, медь – 1%, цинк – 0,5%. Норма применения: 0,5 л/га.

Удобрения применяли в качестве внекорневых подкормок: 1-я – в фазу 2-4 настоящих листьев огурца (расход рабочего раствора – 250 л/га), последующие 2 обработки – каждые 14 дней (расход рабочего раствора 8001000 л/га).

Схема опыта:

• 1.    Контроль (фон);

• 2.    Фон + Келик Калий-Кремний;

• 3.    Фон + Силиплант;

• 4.    Фон + Форрис;

• 5.    Фон + Bio Silicium.

Исследования проводили в зимне-весеннем обороте 2020 года. Согласно приходу солнечной радиации г. Ставрополь, на территории которого находится теплица, относится к шестой световой зоне. В теплично-оранжерейном комплексе огурец является монокультурой. Огурец выращивали в зимней остекленной теплице типа Venlo, все условия микроклимата регулировались в автоматическом режиме с помощью климатической программы Sercom. В качестве субстрата использовали минеральную вату. Посев семян огурца на рассаду был проведен 25 декабря 2019 года, последний сбор – 15 июня 2020 года. Дружные всходы огурца появились на 4й день после посева. Рассаду выращивали в течение 14 дней с применением дополнительного досвечивания, поливы проводили по мере необходимости с ЕС=1,8 мСм/см, рН=5,7. Маты запитывали за два дня до высадки рассады питательным раствором с показателями ЕС=1,8 мСм/см, рН=5,7. Густота посадки – 2,2 раст./м2. В течение вегетации огурца использовали питательные растворы с определенным содержанием элементов. Питательный раствор был контролем и фоном во всех вариантах опыта. Показатели питательного раствора для полива растений после пересадки: ЕС=2,2-2,6 мСм/см, рН=5,7. После пересадки растения с помощью шпагата подвязывали к шпалере, которая находится на высоте 3 м от подвесных лотков. Формировка растений: первые 5 узлов полностью ослепляли, пасынки прищипывали на 3-4 узле, верхушку прищипывали после ее отрастания на 1 м от шпалеры. Среди вредителей встречались паутинный клещ, тля, из болезней – серая гниль, аскохитоз, альтернариоз и мучнистая роса.

Определяли содержание азота в растворе – по ГОСТ 33045-2014, содержание фосфора в растворе – по ГОСТ 18309-2014, содержание калия в растворе – пламеннофотометрическим методом; площадь листьев – методом высечек; степень отмирания завязей; общий выход стандартной продукции за оборот; общий урожай в динамике его поступления по мере созревания плодов; содержание сухого вещества в плодах - методом высушивания; содержание сахаров в плодах – поляриметрическим методом; количество нитратов в плодах – с помощью нитратного ионоселективного датчика.

Результаты исследований и их обсуждение

Применение кремнийсодержащих удобрений в технологии выращивания тепличного огурца Киборг F 1 обеспечило повышение продуктивности культуры. Кремний, активизируя обменные процессы в растении, влиял на степень усвоения макроэлементов (азот, фосфор, и калий) растениями огурца из питательного раствора и остаточное содержание этих элементов в дренажном растворе. Лабораторные исследования по поглощению элементов питания растениями огурца проводили в две фазы культуры: в первые 4-6 недель после посадки (рис. 1) и массового плодоношения (рис. 2). В эти фазы развития использовали две схемы питания, которые были фоном во всех вариантах опыта. Уровень ЕС в зависимости от прихода солнечной радиации и фазы развития культуры изменялся в пределах 2,2-2,6 мСм/см (табл. 1).

По результатам лабораторных исследований установлено, что проведение подкормок кремнийсодержащими удобрениями способствовало увеличению степени усвоения азота, фосфора и калия растениями огурца из питательного раствора, впоследствии это отразилось в снижении остаточного количества элементов в дренажном растворе. Содержание азота, фосфора и калия в растворе различалось в зависимости от используемого удобрения и фазы развития огурца. При использовании удобрений в подкормках в первые 4-6 недель после посадки рассады огурца на постоянное место, остаточное количество азота в дренажном растворе было меньше относительно контроля на 15-26 мг/л, фосфора – на 4-8 мг/л и калия – на 18-31 мг/л, в период массового плодоношения разница составила 6-16, 4-6 и 20-34 мг/л соответственно. Наименьшее содержание элементов питания в дренажном растворе было отмечено при применении Келик Калий-Кремний (табл. 2).

Рис.1. Первые 4-6 недель после посадки огурца на минераловатные маты (ориг.)

Fig. 1. The first 4-6 weeks after planting a cucumber on mineral wool mats (orig.)

Рис.2. Массовое плодоношение огурца (ориг.)

Fig.2. Mass fruiting of cucumber (orig.)

Таблица 1. Составы питательных растворов для огурца, мг/л Table 1. Compositions of nutrient solutions for cucumber, mg/l

Период	N-NН 4 +	N-NО 3 -	К+	Са2+	Мg2+	Р5+	SO 4 -
Рассада, запитка минераловатных матов, кубиков	10	220	220	220	60	40	50
Первые 4-6 недель после посадки	10	220	270	190	45	40	50
Период массового плодоношения	10	220	310	205	65	40	50

Таблица 2. Влияние кремнийсодержащих удобрений на остаточное количество элементов питания в дренажном растворе при выращивании огурца, мг/л

Table 2. Influence of silicon-containing fertilizers on the residual amount of nutrients in the drainage solution when growing cucumber, mg/l

Вариант	Первые 4-6 недель после посадки			Период массового плодоношения
	N общ.	P 2 O 5	K 2 O	Nобщ.	P 2 O 5	K 2 O
Контроль (фон)	110	21	157	87	17	132
Фон + Келик Калий-Кремний	84	13	126	71	11	98
Фон + Силиплант	95	17	138	81	13	112
Фон + Форрис	88	14	134	74	12	101
Фон + Bio Silicium	91	15	139	78	13	107
НСР 0,05	2	2	4	2	1	3

Содержание макроэлементов в дренажном растворе было меньше относительно их количества в питательном растворе (табл. 1). Содержание азота в дренажном растворе в фазу первые 4-6 недель после посадки было меньше, чем в питательном растворе на 52-63%, фосфора – на 47-67%, калия – на 42-53%. В период массового плодоношения огурца отмечалось более усиленное потребление элементов питания, чем в предыдущую наблюдаемую фазу, так как у растений увеличилась вегетативная масса, корневая система и формировались плоды. Вследствие этого количество элементов питания снизилось относительно значений питательного раствора: азот – на 62-69%, фосфор – на 57-72%, калий – на 57-68%.

Кремний активизирует фотосинтез растений, способствует увеличению вегетативной массы растений, что благоприятно сказывается на урожайности огурца, у которого весь листовой аппарат «работает» на формирование плодов. При применении кремнийсодержащих удобрений площадь листьев огурца увеличивалась относительного контроля на 1,6-3,1%. Наибольший размер листового аппарата был получен при подкормке растений огурца Силиплантом – 1,756 м2/растение, разница по сравнению с контролем составила 0,053 м2/растение, относительно использования Келик Калий-Кремний, Форрис и Bio Silicium – 0,009-0,017 м2/растение. Эффективное действие Силипланта на формирование листового аппарата объясняется набором микроэлементов в его составе, которые способствовали активизации роста вегетативной массы. При применении Келик Калий-Кремний площадь листьев огурца превышала значение контроля на 0,044 м2/расте-ние. Подкормки огурца удобрениями Форрис и Bio Silicium способствовали увеличению площади листьев огурца относительно контроля на 0,038 и 0,027 м2/растение соответственно (табл. 3).

Одной из основных функций кремния для растения является повышение устойчивости организма к неблагоприятным факторам среды. В зимних теплицах при использовании современного оборудования для растений создаются благоприятные условия микроклимата. При нарушении одного из параметров микроклимата тепличный огурец может реагировать отмиранием завязей. В условиях опыта теплично-оранжерейного комплекса основной неблагоприятный фактор для огурца был недостаточный приход солнечной радиации. Дополнительное досвечивание применяли только в рассадный период. При применении кремнийсодержащих удобрений степень отмирания завязей огурца была меньше по сравнению с контролем на 2,0-3,5%. Входящие в состав Форриса кремний, ауксины и дигидрокверцетин в синергизме способствовали получению минимального количества «отмерших» завязей в опыте.

Изучаемый огурец Киборг F 1 формирует бугорчатые плоды. Этот гибрид является сравнительно новым для тепличных комбинатов, его популярность за счет получения высоких урожаев и формирования сильного растения возрастает у тепличников. Гибрид характеризуется высокой товарностью плодов, но в период массового плодоношения, когда растение «стареет», начинается отмирание корневой системы, вследствие чего появляются искривленные поврежденные плоды, относящиеся к категории нестандарта. Разные категории качества продукции огурца отличаются по стоимости, что впоследствии влияет на рентабельность производства. Количество стандартной и нестандартной продукции учитывали в течение каждого сбора, в конце оборота определяли общий выход стандартной продукции.

В опыте выход стандартной продукции изменялся в зависимости от применяемых кремнийсодержащих удобрений. Наибольший выход стандартной продукции за оборот был получен при выращивании огурца с использованием удобрения Силиплант – 93,5%, что было несущественно больше, чем при использовании Форрис – на 0,9%, достоверно больше по сравнению с контролем, Келик Калий-Кремний и Bio Silicium – на 3,7-8,1%.

Сборы огурца в опыте проводили по мере созревания плодов: плодоношение началось во второй декаде февра-

Таблица 3. Влияние кремнийсодержащих удобрений на площадь листьев, формирование завязей и плодов огурца Table 3. Influence of silicon-containing fertilizers on the leaf area, the formation of ovaries and cucumber fruits

Вариант	Площадь листьев, м2/растение	Степень отмирания завязей, %	Общий выход стандартной продукции, %	Урожайность, кг/м2
Контроль (фон)	1,703	19,5	85,4	27,1
Фон + Келик Калий-Кремний	1,747	17,5	89,8	28,5
Фон + Силиплант	1,756	16,4	93,5	29,1
Фон + Форрис	1,741	16,0	92,6	29,6
Фон + Bio Silicium	1,730	17,2	89,1	28,0
НСР 0,05	0,009	0,3	1,8	0,5

Таблица 4. Влияние кремнийсодержащих удобрений на содержание сухого вещества, сахаров и нитратов в плодах огурца Table 4. Influence of silicon-containing fertilizers on the content of dry matter, sugars and nitrates in cucumber fruits

Вариант Сухое вещество, % Сахара, % Нитраты, мг/кг Контроль (фон) 6,17 1,89 124 Фон + Келик Калий-Кремний 6,23 1,95 112 Фон + Силиплант 6,28 1,98 107 Фон + Форрис 6,26 1,97 102 Фон + Bio Silicium 6,22 1,95 109 НСР0,05 0,02 0,02 4 ля, последний сбор был во второй декаде июня. В конце оборота определяли общую урожайность культуры. В результате проведения внекорневых подкормок кремнийсодержащими удобрениями в опыте был получен статистически достоверный прирост урожайности огурца относительно контроля – на 3,3-9,2%. Самая высокая урожайность была отмечена при применении удобрения Форрис – 29,6 кг/м2, разница по сравнению с контролем составила 2,5 кг/м2. При обработке растений огурца Силиплантом урожайность достоверно превышала значение контроля на 2,0 кг/м2 и была несущественно больше относительно использования Форрис на 0,5 кг/м2. Обработка растений Келик Калий-Кремний и Bio Silicium обеспечило увеличение урожайности огурца по сравнению с контролем на 1,4 и 0,9 кг/м2 соответственно.

Среди наиболее известных в настоящее время диетических продуктов в мире огурец считается одним из самых полезных. Плод огурца может содержать до 95% живой структурированной воды, а, следовательно, он имеет низкую калорийность. В биохимический состав плодов огурцов также входят высоко полезные, а также легкоусвояемые соединения йода. В плодах огурца находится большое количество клетчатки, также множество полезных веществ – фолиевая кислота, витамины В 1 , В 2 , С, а также белок и сахар [14].

Применение подкормок кремнийсодержащих удобрений способствовало улучшению биохимического состава плодов огурца. Качественный состав плодов огурца по содержанию сухого вещества, сахаров и нитратов определяли в фазу массового плодоношения гибрида.

При применении кремнийсодержащих удобрений содержание сухого вещества в плодах огурца достоверно увеличивалось относительно контроля на 0,05-0,11%. Разница в накоплении сухого вещества в плодах между применением Силипланта и Форриса, Келик Калий-Кремний и Bio Silicium была не существенная. Наибольшее количество сухого вещества в плодах было получено при подкормке растений Силиплантом – 6,28% (табл. 4).

В состав сухого вещества огурца входят сахара, клетчатка, азотистые и безазотистые вещества, витамины, ферменты, ароматические вещества, минеральные соли фосфора, кальция, железа и др. Среди всех питательных веществ в сухом веществе плодов огурца важное место занимают сахара. Подкормка растений огурца изучаемыми удобрениями способствовала накоплению большего количества сахаров в плодах относительно контроля на 0,06-0,09%. Больше всего сахаров в плодах огурца было отмечено при использовании Силипланта.

Важным качественным показателем тепличной продукции, особенно в интенсивных технологиях малообъемного выращивания, является содержание в ней нитратов. В плодах огурца защищенного грунта предельно допустимая концентрация нитратов не должна превышать 400 мг/кг. Содержание нитратов в плодах огурца было меньше ПДК на

276-298 мг/кг. Кремний способствует лучшему протеканию азотного обмена в тканях растений. При применении кремнийсодержащих удобрений количество нитратов в плодах огурца снижалось относительно контроля на 12-22 мг/кг. Меньше всего нитратов в плодах было получено при использовании удобрения Форрис – 102 мг/кг.

Заключение

Результаты исследований свидетельствуют о том, что применение кремния в составе удобрений обеспечивает повышение продуктивности тепличного огурца. Кремний повышает степень усвоения элементов питания растения, обеспечивая эффективное использование удобрений в системах фертигации. Применение кремния способствует увеличению вегетативной массы растений. Этот элемент питания, принимая участие в биосинтезе защитных метаболитов, повышает стрессоустойчивость растений. Комплекс положительных свойств кремния позволяет увеличивать урожайность выращиваемых сельскохозяйственных культур и улучшать качество получаемой продукции.

При применении подкормок кремнийсодержащими удобрениями степень усвоения элементов питания растениями огурца увеличивалась: содержание азота в дренажном растворе снижалось относительно контроля на 6-26 мг/л, фосфора – на 4-8 мг/л, калия – на 18-34 мг/л. Использование кремнийсодержащих удобрений способствовало увеличению площади листьев огурца по сравнению с контролем на 0,027-0,053 м²/растение, общего выхода стандартной продукции – на 3,7-8,1%, снижению степени отмирания завязей – на 2,0-3,5%. Урожайность огурца в результате проведения подкормок кремнийсодержащими удобрениями была достоверно больше чем в контроле на 3,3-9,2%. Наибольшая урожайность огурца Киборг F 1 была получена при применении удобрения Форрис и разница по сравнению с контролем составила 2,5 кг/м². При обработке растений огурца Силиплантом урожайность достоверно превышала значение контроля на 2,0 кг/м² и была несущественно больше относительно использования Форрис на 0,5 кг/м². Применение кремнийсодержащих удобрений способствовало улучшению биохимического состава плодов огурца: содержание сухого вещества было больше относительно контроля на 0,050,11%, сахаров – на 0,06-0,09%, количество нитратов снижалось на 12-22 мг/кг.

Таким образом, в условиях шестой световой зоны для увеличения урожайности огурца Киборг F 1 в малообъемной технологии выращивания рекомендуется применять кремнийсодержащие удобрения Силиплант и Форрис, что обеспечивает прибавку относительно контроля 7,4 и 9,2% соответственно.

Дальнейшее изучение влияния кремнийсодержащих удобрений на продуктивность среднеплодных и пчёлоопыляемых гибридов огурца в условиях защищенного грунта и экономическое обоснование применения этих удобрений является перспективным.

Об авторах:

Maria V. Selivanova – Cand. Sci. (Agriculture), associate professor of the department of production and processing of food products from plant raw materials, ,

Elena S. Romanenko – Cand. Sci. (Agriculture), head of department of production and processing of food products from plant raw materials, ,

Timur S. Aysanov – Cand. Sci. (Agriculture), associate professor of the department of production and processing of food products from plant raw materials, ,

Elena A. Mironova – Cand. Sci. (Techn.), associate professor of the department of production and processing of food products from plant raw materials, ,

Natalia A. Esaulko – Cand. Sci. (Agriculture), associate professor of the department of production and processing of food products from plant raw materials, ,

Maria S. German – assistant of agricultural sciences, senior lecturer of the department of production and processing of food products from plant raw materials, ,