Продуктивность томата при применении микроэлементов и биологически активных веществ

Овощи играют важную роль в питании человека, и их потребление находится в прямой зависимости со здоровьем, работоспособностью и продолжительностью жизни. По информации Института питания АМН РФ картофель и овощи могут удовлетворять потребности человека в растительном белке на 20-25%, в углеводах – на 50-60%, в витаминах и минеральных элементах – на 60-70% [1]. Производство овощей на 1 человека в год в России в последние годы находится в пределах 100 кг, что существенно ниже медицинской нормы потребления в 125 кг. Поэтому необходимо повышать производство овощной продукции. Этого можно достичь преимущественно за счет повышения урожайности куль- тур.

Современные технологии получения высоких урожаев овощных культур в агропромышленном комплексе предусматривают создание оптимальных условий питания растений. Многочисленными исследованиями установлено, что для нормальной жизнедеятельности овощных культур необходимо наличие небольшого количества бора, молибдена, марганца, меди, цинка и кобальта, которые оказывают большое влияние на фотосинтетическую деятельность растений, обмен веществ, процессы оплодотворения и созревания. Недостаток усвояемых форм микроэлементов в почве может привести к значительному ухудшению роста и развития растений, появлению некоторых болезней, а при сильном недостатке – к значительному недобору урожая. Потребность в микроудобрениях проявляется при высоком обеспечении почв макроэлементами [2].

Важную роль в повышении урожайности овощных культур в последние годы приобрело применение биологически активных веществ на фоне сбалансированной системы удобрений. К биологически активным веществам относятся аминокислоты и эпибрас-синолид. Аминокислоты, в частности глутаминовая и аспарагиновая, являясь активаторами или предшественниками фитогормонов и ростовых веществ для растений, участвуют в процессах синтеза белка. Они косвенно или напрямую влияют на общую физиологическую активность растения. При применении аминокислот с макро-и микроэлементами их транспортировка и потребление в организме растения облегчается, что достигается влиянием аминокислот на проницаемость клеточных мембран и их хелатирующего действия. Эпибрассинолиды повышают устойчивость растений к абиотическим и биотическим стрессам: засолению, гипоксии, тяжелым металлам, а также снижают аккумуляцию в растениях радионуклидов, фитотоксичное действие фунгицидов и патогенов [3].

Томат, являющийся одной из наиболее распространенных в мире овощных культур, хорошо отзывается на применение микроудобрений и биологически активных веществ, особенно в период интенсивного образования плодов, что обеспечивает высокую урожайность, а также ускоряет созревание плодов. В этой связи совершенствование технологических приемов по оптимизации минерального питания томата путем применения расчетных доз удобрений, микроудобрений и биологически активных веществ представляется актуальными, позволяя получать высокие урожаи качественной продукции без дополнительного увеличения площадей.

Цель исследований – изучение продуктивности томата при использовании микроэлементов и биологически активных веществ на фоне расчетной нормы удобрений.

Материалы и методы исследований

Исследования проводили в условиях учебно-опытной станции ФГБОУ ВО Ставропольского ГАУ в 2015-2016 годах. Объектами исследований были гибрид томата Премиум F1, АгроМикс, биологически активные вещества.

Томат Премиум F₁ (Оригинатор – Агрофирма ПОИСК, РФ) – популярный гибрид отечественной селекции на Юге России. Гибрид характеризуется ранним сроком созревания (90-95 суток), плоды округлые с «носиком» ярко-красного цвета, средняя масса плода – 130-140 г.

Предшественником томата в опыте был огурец. После уборки предшественника осенью проводили вспашку плугами с предплужниками на глубину 30 см и вносили удобрение, затем 2 культивации на глубину 10 см: 1-ю – осенью, 2-ю – весной. Томат в опыте возделывали рассадным методом на шпалере с применением капельного полива. Рассаду выращивали в теплице в течение 45 суток, высаживали в поле в первой декаде мая. В борьбе с сорной растительностью осуществляли прополки. Поливы проводили по мере необходимости, поддерживая влажность почвы на уровне 70% НВ, норма полива – 70-90 м3/га. Уход за посадками томата включал защиту растений от вредителей и болезней. Против вредителей применяли препараты Эфория, Актара и Кинфос, против болезней – Квадрис, Строби и Фундазол. После высадки рассады в поле через неделю растения подвязывали с помощью шпагата к шпалере, по мере роста проводили их формировку, удаляя побеги. Уборку томата проводили вручную по мере созревания плодов.

В качестве минеральных удобрений использовали калийную селитру, монокалийфосфат, аммиачную селитру, аммофос, АгроМикс, биологически активных веществ – аспарагиновую и глутаминовую кислоты, эпибрассинолид. Расчетная доза удобрений под планируемую урожайность томата в 80 т/га согласно методике опыта составила N130Р150К170, эта норма была контролем. Минеральные удобрения вносили в основное удобрение (60% от нормы – аммофос) и в составе подкормок через капельный полив (калийная селитра, монокалийфосфат, аммиачная селитра, АгроМикс): 1-я – при завязывании 1-й кисти, 2-я – начало созревания плодов, 3-я – массовое плодоношение.

АгроМикс (Производитель – Группа компаний «АгроМастер», РФ) – растворимая смесь хелатных микроэлементов, в состав которой входит водорастворимый бор и в хелатных формах – медь, железо, марганец, молибден, цинк, кобальт, кальций. Норма расхода АгроМикса в опыте составила 5 кг/га.

Аспарагиновая и глутаминовая кислоты – препараты в форме 70% водных растворов. Эпибрассинолид применяли в составе регулятора роста Эпин-Экстра . БАВ (0,02 %-ные рабочие растворы) в схему питания томата вносили в комплексе в качестве внекорневых обработок (80-100 мл/га) в период интенсивного роста томата: 1-я – в фазе 2-4-х настоящих листьев, последующие две обработки – каждые 10-14 дней.

Схема опыта:

• 1.    Контроль (N₁₃₀Р₁₅₀К₁₇₀);

• 2.    N₁₃₀Р₁₅₀К₁₇₀ + АгроМикс;

• 3.    N 130 Р 150 К 170 + БАВ;

• 4.    N₁₃₀Р₁₅₀К₁₇₀ + АгроМикс, БАВ.

Исследования проводили двумя методами: полевым и лабораторным. Схема опыта была построена по методу организованных повторений, повторность опыта 3-х кратная, размещение делянок в опыте многоярусное, вариантов внутри повторения – рендомизиро-ванное. В лабораторных условиях на базе лаборатории агрохимического анализа осуществляли анализ биохимического состава плодов томата – определение содержания сухого вещества, сахаров, сахаро-кислотного индекса, витамина С, нитратов.

Наблюдения, учеты и расчеты выполняли согласно общепринятым методикам и рекомендациям. Учет биометрических показателей растений томата проводили в фазу массового плодоношения после проведения всех подкормок, анализ биохимического состава плодов – в стадии полной спелости.

Почва опытного участка относится к чернозему выщелоченному, мощному, тяжелосуглинистому, который характеризуется повышенным содержанием гумуса (4,2-4,5 %), средней нитрификационной способностью (16–30 мг/кг). Реакция почвенного раствора в верхних горизонтах почвы слабощелочная (рН 7,6-8,0). Содержание общего азота – 0,23-0,25 %, общего фосфора – 0,13-0,15 %, общего калия – 2,2-2,4 %. По содержанию марганца почва среднеобеспеченная – 18 мг/кг почвы, содержание подвижного цинка низкое – 0,7 мг/кг, подвижного бора высокое – 2,86 мг/кг, содержание

При применении микроэлементов и БАВ размер листового аппарата томата увеличился относительно контроля на 0,004-0,04 м2/растение (табл. 1). При использовании в составе схемы питания только АгроМикса на фоне N130Р150К170 площадь листьев томата была существенно выше относительно контроля на 0,004 м2/расте-ние. Применение биологически активных веществ способствовало достоверному увеличению площади листьев томата по отношению к контролю на 0,019 м2/растение, по сравнению со схемой питания, где использовали микроэлементы – на 0,015 м2/растение. Эффективное влияние БАВ на образование листового аппарата томата было отмечено при применении в системе питания N130Р150К170 и АгроМикса. Такой прием обеспечил формирование наибольшей площади листьев томата в опыте и показатель был существенно больше, чем в контроле на 0,04 м2/растение.

Таблица 1. Биометрические показатели растений томата при использовании микроэлементов и БАВ (среднее 2015-2016 годы)

Вариант Площадь листьев, м2/растение в начале созревания плодов Диаметр стебля, см Степень завязываемости плодов, % Средняя масса плода, г Контроль (N130Р150К170) 0,871 1,1 84 129 N130Р150К170 + АгроМикс 0,875 1,3 87 137 N130Р150К170 + БАВ 0,890 1,4 91 141 N130Р150К170 + АгроМикс, БАВ 0,911 1,4 93 145 НСР05 0,012 0,2 3,0 5,0 серы составляет 13,4 мг/кг почвы. Емкость поглощения пахотного слоя – 38-42 мг-экв./100 г почвы; в составе поглощенных оснований на долю кальция приходится 29,6 мг-экв./100 г почвы.

Результаты исследований и их обсуждение

В результате научных исследований установлено, что опытные растения томата существенно отличались от контрольных не только по урожайности и качеству полученной продукции, но и морфологически. Применение микроэлементов и биологически активных веществ оказывали большое влияние на формирование листового аппарата томата.

Наблюдения за ростом и развитием сельскохозяйственных культур являются важным условием программирования урожая. Главный показатель вегетативного состояния растений – это площадь листовой поверхности. Лист у растений – это основной ассимилирующий орган, в котором образуются органические вещества, служащие строительным материалом для всего организма. При получении высокого урожая овощная культура нуждается в хорошо развитой вегетативной массе, обеспечивающей интенсивный уровень ассимиляционного процесса. Но при этом чрезмерное развитие листовой массы и значительное потребление ассимилянтов может вызвать их недостаток при формировании генеративных органов. Вследствие густой облиственности растения ухудшаются условия освещения, особенно нижних листьев, снижается интенсивность фотосинтеза, что в результате может отрицательно сказаться на продуктивности растения, урожайности. Между воздушным и корневым питанием существует тесная связь. В листьях и в корнях протекает много синтетических процессов, продуктами которых непрерывно обмениваются надземные и подземные органы растения [4].

Диаметр стебля томата, как и других овощных культур, свидетельствует о «мощности» растения. От корневой системы к листовой массе и плодам по стеблю поступают питательные вещества, поэтому, чем он толще, тем интенсивнее идут процессы обмена веществ. При использовании в системе питания томата микроэлементов и биологически активных веществ диаметр стебля томата утолщался по сравнению с контролем на 0,2-0,3 см, причем только обработка растений БАВ способствовала существенному увеличению диаметра стебля на 0,3 см.

При селекции современных гибридов томата особую роль для ученых приобретает повышение их стрессоустойчивости к неблагоприятным факторам. При выращивании в открытом грунте растения испытывают множество стрессов: холодная погода, перепады температуры, низкая влажность воздуха, вредители, болезни и др. Часто растения томата реагируют на эти негативные факторы снижением степени завязываемости плодов. В период формирования генеративных органов к началу репродуктивного этапа организм мобилизует внутренние резервы, что обеспечивает образующиеся генеративные органы необходимым энергетическим материалом. Растущий плод, являясь мощным физиологическим активным центром, притягивает к себе, накапливает лабильные метаболиты. В образовании репродуктивных органов растения отражаются физиологические нарушения, которые возникают в организме из-за негативного влияния различных факторов.

Повышению степени завязываемости плодов томата в опыте способствовало применение смеси микроэлементов в составе АгроМикса и БАВ, снижающих влияние стрессовых факторов на растительный организм. При применении только микроэлементов на фоне N130Р150К170 степень завязываемости плодов томата была существенно выше относительно контроля – на 3%. Применение аминокислот и эпибрассинолида способствовало достоверному повышению степени завязываемости плодов относительно контроля на 7-9%.

Средняя масса плода томата является важным показателем продуктивности культуры, особенно в условиях увеличения площадей возделывания. Плод томата – это сочная ягода, обладающая приятным сладким или кисло-сладким вкусом. При росте и развитии плод проходит две фазы: после цветения около 30 суток он растет, после чего 10-15 суток созревает. Плоды различаются по форме и величине. Цвет зрелых плодов варьирует от бледно-розовой до ярко-красной и от светло-желтой до золотисто-желтой. Форма и размер плодов томата зависит как от сортовых различий, так и в высокой степени от условий выращивания. Культурные сорта и гибриды томата делятся на мелкоплодные – до 60 г, среднеплодные – 60-120 г, крупноплодные – 120-300 г и более [5].

(сахаро-кислотный индекс). Сахара в плодах томата составляют основную часть сухого вещества. Изменения содержания сахаров и сахаро-кислотного индекса в плодах томата в зависимости от применяемых элементов питания происходили аналогично, как и при определении количества сухого вещества. Самым эффективным в отношении увлечения содержания сахаров в плодах томата оказалось использование в системе питания микроэлементов. Больше всего сахаров в плодах томата накопилось при совместном применении АгроМикса и БАВ – 3,69%, что было достоверно выше, чем в контроле на 0,26%.

Вкус плодов томата и их аромат зависит от сахаро-кислотного индекса, который также определяет органолептическую зрелость плодов. При внесении микроэлементов и биологически активных веществ в схему питания томата сахаро-кислотный индекс в плодах увеличился по отношению к контролю на 1,2-1,7.

Таблица 2. Биохимический состав плодов томата в зависимости от применения микроэлементов и БАВ (среднее 2015-2016 годы)

Вариант	Сухое вещество,          Сахара,         Сахаро-кислотный       Витамин С,            Нитраты, %                  %                индекс              мг %               мг/кг
Контроль (N 130 Р 150 К 170 )	6,21                    3,43                    6,4                    15,1                    94,5
N 130 Р 150 К 170 + АгроМикс	6,33                    3,62                    7,9                    16,1                    79,0
N 130 Р 150 К 170 + БАВ	6,28                    3,55                    7,6                    15,7                    80,5
N 130 Р 150 К 170 + АгроМикс, БАВ	6,36                    3,69                    8,1                     16,4                    77,0
НСР 05	0,07                    0,07                    0,2                     0,3                     2,0

Изучаемый в опыте томат Премиум F1 относится к крупноплодным томатам. Применение микроэлементов и БАВ способствовало существенному увеличению средней массы плода томата по сравнению с контролем на 8-16 г. Наибольшая масса плода томата сформировалась при совместном использовании в составе схемы питания N130Р150К170, АгроМикса, аминокислот и эпибрассинолида и была достоверно выше контроля на 16 г.

На качество продукции томата большое влияние оказывают не только биологические особенности выращиваемых гибридов и сортов, но и технология выращивания. Плод томата имеет хорошие питательные и вкусовые свойства. В формировании качества плодов минеральное питание играет важную роль. В связи с чем в задачи исследований входило изучение биохимического состава плодов томата в зависимости от применения различных элементов питания.

Содержание сухого вещества – это один из основных качественных показателей плодов томата. Применение АгроМикса и БАВ способствовало увеличению содержанию сухого вещества в плодах томата по сравнению с контролем на 0,07-0,15% (табл. 2). Наибольшее влияние на накопление сухого вещества в плодах томата оказали микроэлементы в составе АгроМикса. Микроэлементы играют важную роль в обменных процессах и при накоплении питательных веществ в период созревания плодов.

При использовании АгроМикса на фоне N130Р150К170 содержание сухого вещества в плодах томата увеличилось по отношению к контролю на 0,12%, БАВ на фоне на N130Р150К170 – на 0,07%. Наибольшее количество сухого вещества отмечалось в плодах томата, выращенных с использованием N130Р150К170, АгроМикса, БАВ: показатель был существенно выше относительно контроля на 0,15%.

Вкусовые качества плодов томата в значительной степени определяются содержанием сахаров и соотношением сахаров и кислот

В состав плодов томата входят такие физиологически активные вещества как витамины. Наличие в плодах томата витаминов является ценным хозяйственным признаком, а отбор гибридов томата с повышенным их содержанием в плодах – одно из важных направлений селекционной и агротехнической работы с этой культурой [6]. Содержание витамина С в плодах томата мы определяли в стадии полной спелости, так как количество аскорбиновой кислоты в конечной продукции томата зависит от степени его спелости, что подтверждают данные в научных работах [7]. Применение микроэлементов и биологически активных веществ способствовало увеличению витамина С в плодах томата на 0,6-1,3 мг%.

Для грунтовых сортов томата предельно допустимая концентрация нитратов в плодах составляет 150 мг/кг. Результаты лабораторных анализов показали, что содержание нитратов в плодах томата в опыте находилось в пределах нормы. Наибольшее количество нитратов в плодах томата отмечалось в контроле – 94,5 мг/кг. При применении микроэлементов и БАВ содержание нитратов в плодах томата снижалось, и было ниже по сравнению с контролем на 14,0-17,5 мг/кг. Меньше всего нитратов в плодах томата было получено при использовании в составе схемы питания N130Р150К170, АгроМикса, аминокислот и эпибрассинолида и было достоверно ниже по отношению к контролю на 17,5 мг/кг.

Дозу удобрений N130Р150К170 рассчитывали под планируемую урожайность томата в 80 т/га. По всем вариантам опыта урожайность превосходила запланируемый уровень на 2,5-6,8 т/га (табл. 3). Применение микроэлементов и БАВ способствовало увеличению урожайности томата по сравнению с контролем – разница была выше значений НСР05. При использовании в составе схемы питания N130Р150К170 и АгроМикса урожайность томата была больше по сравнению с контролем на 0,6 т/га. Особенно эффективно в отношении увеличения урожайности томата было применение биологически активных веществ – аспарагиновой и глутаминовой кислот и эпибрассинолида. Введение биологически активных веществ в растительную клетку вызывает изменение регуляторной системы, активизирует метаболизм растения [8]. При применении БАВ на фоне N130Р150К170 урожайность томата существенно увеличилась по сравнению с контролем на 2,5 т/га. Комплексное использование в системе питания N130Р150К170, АгроМикса, БАВ способствовало получению наибольшей урожайности томата в опыте – 86,8 т/га, что было достоверно выше относительно контроля на 4,3 т/га.

Заключение

Данные опыта свидетельствуют о том, что экспериментальное введение в растительную клетку томата микроэлементов и новых экзогенных веществ (биологически активных веществ – аспарагиновой и глутаминовой кислот, эпибрассинолида) вызывает изменение эндогенной регуляторной системы, экспрессию генетической информации, поднимает на новый более высокий уровень метаболизм растения, особенно тех его сторон, которые лежат в основе формирования хозяйственно ценных органов растения. Воздействие микроэлементов и биологически активных веществ на регуляторные механизмы растения в малых дозах способствует увеличению продуктивности томата по сравнению с применением только минеральных удобрений, содержащих макроэлементы.

В результате исследований установлено, что применение микроэлементов и биологически активных веществ на фоне расчетной нормы удобрений N130Р150К170 в технологии выращивания томата способствовало улучшению формирования вегетативных и генеративных органов относительно контроля: увеличению площади листьев – на 0,004-0,04 м2/растение, диаметра стебля – на 0,2-0,3 см, степени завязываемости плодов – на 3-9%, средней массы плода – на 8-16 г. Вследствие чего урожайность томата существенно увеличивалась относительно контроля на 0,6-4,3 т/га и была больше планируемой урожайности в 80 т/га. Наибольшая урожайность томата была получена при совместном применении АгроМикса и БАВ. Сбалансированная система питания томата, включающая макро-, микроэлементы и биологически активные вещества способствовала улучшению биохимических показателей плодов: увеличивалось содержание сухого вещества, сахаров, сахаро-кислотного индекса, витамина С, снижалось количество нитратов.

Эффективность применения микроэлементов и БАВ в технологии выращивания томата и других овощных культур подтверждают

Таблица 3. Урожайность томата в зависимости от применения микроэлементов и БАВ (среднее 2015-2016 годы)

Вариант Урожайность, т/га Контроль (N130Р150К170) 82,5 N130Р150К170 + АгроМикс 83,1 N130Р150К170 + БАВ 85,0 N130Р150К170 + АгроМикс, БАВ 86,8 НСР05 1,4 данные научной литературы. Исследованиями Н.П. Будыкиной, Т.Ф. Алексеевой и Н.И. Хилкова [9] установлено, что применение микро-элементного препарата и эпибрассинолида в составе Эпин-экстра стимулировало рост и развитие растений томата и способствовало увеличению урожайности в условиях защищенного грунта. П.И. Анспок [10] пишет, что при применении микроэлементов урожайность томата относительно расчетной нормы удобрений увеличивалась на 0,9-3,9 т/га.

Таким образом, для повышения урожайности и качества плодов томата Премиум F1 при выращивании его в условиях Ставропольского края рекомендуется применять в качестве подкормок на фоне основного питания сочетание микроэлементов в составе АгроМикса и биологически активных веществ (аспарагиновая и глутаминовая кислоты, эпибрассинолид). Изученный агроприем по повышению продуктивности томата будет эффективен и при использовании других гибридов.