Влияние схем минерального питания на урожайность огурца при малообъемной технологии выращивания

Введение.

Огурец является ведущей культурой защищенного грунта России. Диетическая и пищевая ценность плодов огурца обусловлена низкой калорийностью, наличием в составе сухого вещества высокого содержания минеральных веществ, витаминов и ферментов. Спрос населения на свежую продукцию огурца ежегодно увеличивается [1, 2].

Реализация мероприятий в рамках продовольственной безопасности и производство отечественной продукции до полного насыщения рынка относятся к категории важнейших направлений деятельности сельскохозяйственных товаропроизводителей [3]. Тепличные хозяйства практически полностью закрывают потребность населения страны в огурце – самообеспеченность составляет около 97 %, однако по корнишонным гибридам этот показатель ниже, поэтому резервы отрасли защищенного грунта по данной культуре еще не исчерпаны [4].

Главная задача современного профессионального овощеводства защищенного грунта – это получение высоких урожаев экологически безопасной продукции овощных культур, что основывается на совокупности факторов: сбалансированные условия микроклимата, интегрированная защита растений от вредных объектов и адаптированные схемы минерального питания.

В последние десятилетия в тепличных хозяйствах для повышения эффективности производства широкую популярность приобрела малообъемная технология выращивания овощных культур, включающая использование субстратов с оптимальными агрохимическими и агрофизическими характеристиками для роста и развития корневой системы. При выращивании в ограниченном объеме субстрата складываются благоприятные условия по управлению системой питания растений [5]. Химический состав питательных растворов должен обеспечивать потребность тепличных культур в элементах на всех этапах вегетационного периода, что является эффективным агротехническим приемом в получении высокой продуктивности [6, 7].

Цель исследований – определение влияния схем минерального питания на химический состав растений и урожайность огурца при выращивании малообъёмным методом.

Условия, материалы и методы.

Исследования согласно поставленной цели были проведены в теплице Ставропольского государственного агарного университета в зимне-весенние обороты огурца 2019-2021 гг. Теплица находится в шестой световой зоне.

Схема опыта включала изучение двух факторов: А – субстрат, В – схема питания. Объект исследования – растения огурца Бьёрн F1. В исследованиях были использованы минераловатный и кокосовый субстраты. В опытных схемах питания были различия в химическом составе рабочих растворов по периодам выращивания огурца. Согласно данным научных источников [4, 8] и учитывая потребление элементов питания растениями огурца в течение вегетации, в экспериментальных схемах питания было увеличено содержание азота, калия и кальция, остальные элементы питания и поддерживаемые уровни ЕС и рН рабочих растворов были одинаковые с контролем, который соответствовал схеме питания по Кравцовой М.Г. (табл. 1).

Таблица 1 – Состав рабочих растворов для огурца в условиях защищенного грунта, мг/л

Схема питания	Период выращивания	N-NО 3 ¯	Р 5+	К+	Са2+	Мg2+
Стандартная схема (контроль)	Запитка субстрата, выращивание рассады	224	39	215	188	52
	До начала плодоношения	224	39	274	180	33
	Массовое плодоношение	238	39	352	180	33
Опытная схема 1	Запитка субстрата, выращивание рассады	224	39	215	210	52
	До начала плодоношения	250	39	274	180	33
	Массовое плодоношение	238	39	352	180	33
Опытная схема 2	Запитка субстрата, выращивание рассады	224	39	215	210	52
	До начала плодоношения	250	39	274	180	33
	Массовое плодоношение	238	39	400	180	33
Опытная схема 3	Запитка субстрата, выращивание рассады	224	39	215	188	52
	До начала плодоношения	250	39	274	180	33
	Массовое плодоношение	238	39	400	180	33

Технология выращивания бугорчатого корнишонного огурца была общепринятая для шестой световой зоны. В изучаемые обороты посев семян на рассаду проводился после уборки предшествующей культуры – во второй половине декабря, завершение оборота было в июне. Обязательным агротехническим приёмом в рассадный период было проведение дополнительного досвечивания. Частота и норма поливов огурца рабочими питательными растворами зависела от фазы развития культуры и условий освещенности.

Химический состав растений огурца анализировали в лаборатории агрохимического анализа университета методом оптико-эмиссионной спектрометрии, площадь листьев определяли методом высечек, степень «отмирания» завязей – прямым подсчетом, общую урожайность огурца за оборот – весовым методом суммарно за все сборы в течение вегетации культуры.

Результаты и обсуждение .

При выращивании тепличных культур на субстратах важно создавать оптимальные условия минерального питания и проводить мониторинг состояния растений на всех фазах роста и развития, что зависит от состава рабочих растворов. Если при грунтовой технологии растения получают необходимые элементы питания благодаря их наличию в почве и применяемых удобрений, то при малообъемной технологии растения полностью развиваются за счет схем минерального питания, которые должны быть сбалансированы по количеству и соотношению макро-, мезо- и микроэлементов в течение всего вегетационного периода. Определение оптимальных норм и сроков применения элементов питания в схемах питания должно коррелироваться в соответствии с биологическим выносом и темпами нарастания органов растений, что в дальнейшем является обязательным компонентом агротехнологии при получении высоких урожаев продукции с ценными вкусовыми и товарными качествами [9].

На опытных участках теплицы университета при выращивании огурца в зимне-весенний оборот были испытаны схемы минерального питания, различающиеся по содержанию азота, калия и кальция. Во всех рабочих растворах экспериментальных схем до начала вступления растений в плодоношение было увеличено содержание азота до 250 мг/л (табл. 1). Азот является высоко востребованным элементом для тепличных культур в течение всей вегетации и участвует в формировании всех органов растений. Увеличение азота в опытных схемах питания способствовало нарастанию листовой массы огурца и получению прибавки урожайности.

В схемах питания 1 и 2 было увеличено содержание кальция (210 мг/л), который играет одну из ключевых ролей на ранних этапах развития растений при формировании корневой системы. Кальций является строительным элементом, участвует в важных процессах метаболизма, укрепляя стенки растений, повышает устойчивость к болезням.

Калий – компонент всех жизненных процессов растительного организма, причем его потребление овощными культурами среди других элементов питания наибольшее. Калий – это необходимый элемент минерального питания при формировании генеративных органов растений и устойчивости растений к стрессовым факторам. Содержание калия в Опытных схемах было увеличено до 400 мг/л.

Эффективность экспериментальных схем питания была отмечена при увеличении содержания азота, фосфора и калия в вегетативных и генеративных органах растений огурца и в урожайности культуры, что доказывает прямое влияние количества и соотношения макро- и мезоэлементов в системе минерального питания культуры на их синергетическое взаимодействие между собой и протекание физиологических процессов в растениях (табл. 2).

Таблица 2 – Химический состав растений огурца, % к сухой массе (2019-2022 гг.)

Субстрат (фактор А)	Схема питания (фактор В)	Листья			Плоды
		N общ.	P 2 O 5	K 2 O	N общ.	P 2 O 5	K 2 O
Минеральная вата	Стандартная схема (контроль)	3,12	0,65	4,16	3,71	0,94	3,82
	Опытная схема 1	3,73	0,72	4,24	4,02	1,02	4,15
	Опытная схема 2	3,81	0,74	4,67	4,25	1,05	4,81
	Опытная схема 3	3,52	0,71	4,53	4,05	0,99	4,63
Кокосовый субстрат	Стандартная схема (контроль)	3,25	0,72	4,52	3,91	0,98	3,97
	Опытная схема 1	3,81	0,81	4,62	4,26	1,07	4,31
	Опытная схема 2	3,96	0,82	4,92	4,57	1,11	4,94
	Опытная схема 3	3,69	0,79	4,84	4,31	1,02	4,79
НСР 05 (А)		0,12	0,05	0,26	0,21	0,04	0,12
НСР 05 (В)		0,1	0,06	0,21	0,22	0,03	0,27
НСР 05 (АВ)		0,23	0,11	0,48	0,43	0,08	0,39

Согласно данным опыта установлено, что применимый субстрат оказывал влияние на потребление химических элементов растениями огурца. При выращивании культуры на кокосовом субстрате в растениях накапливалось больше элементов питания чем при использовании минеральной ваты: в листья азота в среднем по опыту на 0,13, фосфора – на 0,08, калия – на 0,33 % к сухой массе, в плодах огурца повышение элементов было соответственно на 0,26, 0,05 и 0,15 % к сухой массе.

При оценке влияния схем питания на химический состав растений установлено, что при использовании Опытных схем в листьях огурца при сравнении со стандартной схемой накапливалось больше макроэлементов в среднем по анализируемым данным: разница по азоту составила 0,42-0,7, фосфору – 0,07-0,1, калию – 0,09-0,46 % к сухому веществу, максимальные значения были на варианте с Опытной схемой 2. Согласно лабораторным анализам количество макроэлементов в плодах при изучении условий минерального питания изменялось аналогично как и в листовой массе огурца. При выращивании огурца на Опытной схеме 2 в плодах было максимальное количество азота, фосфора и калия и данные значения превышали контроль в среднем по опыту на 0,6, 0,12 и 0,98 % к сухой массе соответственно.

В связи с регулярным применением минеральных удобрений и ограниченными условиями выращивания овощных культур в защищенном грунте актуально проведение оценки качества полученной продукции. В опыте были проанализированы плоды огурца по нормам безопасности – на содержание нитратов. Согласно техническому регламенту предельно допустимой концентрацией нитратов для тепличной продукции огурца считается 400 мг/кг. В плодах исследуемых вариантов содержание нитратов было ниже ПДК на 32-41%.

Система минерального питания является одним из ведущих компонентов в агротехнологиях сельскохозяйственных культур, а в условиях теплиц при выращивании растений на субстратах относится к основополагающим при поддержании благоприятных условиях микроклимата. В задачи исследований входило изучение размеров листового аппарата и урожайности огурца.

Наибольшая площадь листьев огурца в опыте была получена при выращивании на минеральной вате – 1,97 м2/растение в среднем, что превышало показатель при использовании кокосового субстрата на 0,11 м2/растение. Размер листового аппарата на Опытных схемах был достоверно больше относительно контроля на 0,1-0,16 м2/растение в среднем по анализируемым данным (табл. 3).

Таблица 3 – П	лощадь листьев и урожайность огурца (2019-2022 гг.)
Субстрат (фактор А)	Схема питания (фактор Б)	Площадь листьев, м2/растение	Степень «отмирания» завязей, %	Урожайность, кг/м2
Минеральная вата	Стандартная схема (контроль)	1,88	17,2	25,1
	Опытная схема 1	1,97	16,8	26,2
	Опытная схема 2	2,01	15,2	27,8
	Опытная схема 3	2,03	14,5	27,3
Кокосовый субстрат	Стандартная схема (контроль)	1,75	16,5	26,0
	Опытная схема 1	1,86	16,0	27,4
	Опытная схема 2	1,91	15,0	27,9
	Опытная схема 3	1,92	15,4	28,6
НСР 05 (А)		0,09	0,1	0,7
НСР 05 (В)		0,05	0,6	0,9
НСР 05 (АВ)		0,15	0,8	1,7

Степень «отмирания» завязей огурца – это важный показатель при оценке продуктивности огурца в защищенном грунте, который отражает реакцию растений на влияние стрессовых факторов. Изменение состава схем питания способствовало снижению степени «отмирания» завязей огурца относительно стандартной схемы в среднем по опыту на 0,5-2,1 % с получение наибольшего преимущества на Опытной схеме 2.

Итоговым результатом выращивания тепличных культур является общая урожайность за оборот. Дополнительное применение в Опытных схемах азота, калия и кальция способствовало получению достоверной прибавки урожайности в 1,3-2,4 кг/м2 в сравнении с контрольной схемой питания. Разница в урожайности при сравнении значений между Опытными схемами 2 и 3 была не существенная. Сбалансированное развитие растений по вегетативным и генеративным параметрам было получено при применении Опытной схемы 2, включающей оптимизацию состава по марко- и мезоэлементам, что обеспечило наибольшую урожайность за зимне-весенний оборот огурца.

Выводы.

Таким образом, схема минерального питания для овощных культур при малообъемной технологии выращивания в условиях благоприятного микроклимата является одним из основополагающих компонентов в увеличении продуктивности растений. Изменение количества и соотношения элементов в системе минерального питания огурца влияло на их синергетическое взаимодействие между собой и протекание физиологических процессов в растениях, что впоследствии отразилось на росте и развитии вегетативных и генеративных органов. Изучение экспериментальных схем минерального питания показало, что их использование способствовало большему усвоению элементов питания растениями. Эффективность Опытных схем питания была отмечена при увеличении содержания макроэлементов в растениях огурца: содержание азота в листьях превышало контроль на 0,42-0,7, фосфора – на 0,070,1, калия – на 0,09-0,46 % к сухому веществу. Согласно полученным данным больше всего элементов в растениях накапливалось при использовании Опытной схемы 2. В плодах исследуемых вариантов содержание нитратов было ниже предельно допустимой концентрации на 32-41 %. Площадь листьев на экспериментальных схемах питания была существенно больше, чем в контроле в среднем по анализируемым данным на 0,1-0,16 м2/растение. Изменение состава схем питания способствовало снижению степени «отмирания» завязей огурца относительно стандартной схемы в среднем по опыту на 0,5-2,1 % и достоверному увеличению урожайности на 1,3-2,4  кг/м2 с получение наибольшего преимущества на Опытной схеме 2. При сравнении двух субстратов по площади листьев наибольшие значения были на минеральной вате, при учете сформированных завязей и урожайности – на кокосовом субстрате.