Влияние свойств почвенно-вермикулитовых субстратов на биометрические показатели корневого сельдерея

Важным условием продуктивности овощных культур открытого и защищенного грунта является получение хорошего рассадного материала. Изначально слаборазвитое растение весьма трудно довести до кондиционного состояния за счет подкормок и прочих факторов. Для получения высококачественной рассады большое значение имеет питательный субстрат, который используется для заполнения емкостей [1]. Наименее изучен данный вопрос при производстве рассады корневого сельдерея [2; 6; 7; 9], хотя данная культура представляет большой научно-практический интерес [3].

При выборе смеси для субстратов большое значение имеет наличие местных материалов. Основой для тепличных грунтов может быть почва («полевая, дерновая земля»), а также смеси почвы с торфом и другими рыхлящими материалами [8]. Для условий Мордовии в качестве местного материала можно заготавливать высокогумусную почву (например, чернозем) и добавлять какой-либо рыхлящий компонент. Без рыхлящего компонента почва, особенно, тяжелого гранулометрического состава в качестве субстрата обладает низкими технологическими качествами – подвержена «заплыванию», растрескиванию, имеет большую связность. Согласно публикациям ряда авторов, в защищенном грунте весьма эффективно использование вермикулита как отдельно в качестве субстрата, так и в смеси в качестве рыхлящего компонента [6; 7]. Однако, имеются сообщения, что в чистом виде вермикулит может иметь неблагоприятные физические свойства для растений из-за излишней влагоемкости и нехватки кислорода для корней. Следовательно, требуется научное обоснование для приготовления субстратов на основе почвы и вермикулита.

Нами были исследованы агрофизические свойства субстратов на основе смеси в различном соотношении вермикулита и почвы (чернозема выщелоченного тяжелосуглинистого) и их влияние на биомассу рассады корневого сельдерея сорта «Яблочный».

Лабораторный однофакторный опыт в четырехкратной повторности был заложен 12.03.2013 г. в научной лаборатории Аграрного института Мордовского государственного университета им. Н.П. Огарева по схеме:

• 1)    Почва 100%

• 2)    Почва 95% + вермикулит 5%

• 3)    Почва 80% + вермикулит 20%

• 4)    Почва 65% + вермикулит 35%

• 5)    Почва 50% + вермикулит 50%

• 6)    Почва 35% + вермикулит 65%

• 7)    Вермикулит 100%

• 8)    Кварцевый песок 100%

• 9)    Почва 50% + керамзит 50%

  Смеси субстратов готовились перемешиванием компонентов в объемном отношении. Почвой являлся чернозем выщелоченный тяжелосуглинистый, отобранный с опытного поля МНИИСХ осенью 2012 г., просеянный через сито с диаметром ячеек 5 мм. Почва

характеризовалась следующими агрохимическими показателями: pHKCl=5,0; Нг=7,4 мг-экв/100 г; S=27,2 мг-экв/100 г, содержание подвижных форм фосфора – 280мг/кг, калия – 185 мг/кг; гумуса – 7,1 %, подвижных форм Мn=38 мг/кг; Со=1,3 мг/кг; Zn=1,2 мг/кг. Фасованный по 2 л. вспученный вермикулит состоял из фракции 0,6–5 мм. и был приобретен в розничной сети. В качестве дешевого аналога субстрата дополнительно была исследована смесь почвы и керамзита с диаметром частиц < 1 см. (для хорошей гомогенизации с почвой). Также мы ввели дополнительный вариант № 8 с мелким кварцевым песком, промытым 10%-ной соляной кислотой и дистиллированной водой (размер частиц 0,25–0,5 мм.), так как в научных исследованиях часто требуется проводить вегетационные опыты на инертном субстрате (песке, вермикулите) [5]. В вариантах с использованием чистых субстратов (кварцевый песок и вермикулит) в качестве элементов минерального питания на 1 л. субстрата вносили N – 140 мг., P2O5, – 95 мг., K2O – 156 мг. в виде аммиачной селитры, преципитата и хлористого калия. Содержание микроэлементов доводили до уровня содержания в почве.

Посев семян сельдерея проводили в растильни с кварцевым песком 12.03.13, пикировку в фазу 2 настоящего листа – 15.04.13 в пластиковые стаканчики объемом 0,5 л. по 6 растений/сосуд. На дно стаканчиков помещался керамзитовый дренаж. Полив осуществлялся профильтрованной и отстоянной водопроводной питьевой водой до 95% НВ, очередной срок полива назначался при снижении влагоемкости субстрата до 70% НВ. Выращивание рассады проводили на подоконнике.

Анализы агрофизических свойств субстратов проводили заранее до посева сельдерея по общепринятым методикам: объемную массу – из рассыпного образца при одновременном определении капиллярной влагоемкости, капиллярную влагоемкость – методом насыщения в патронах, удельную массу – пикнометрическим методом, общую, капиллярную и пористость аэрации – расчетным методом. Биометрические показатели рассады сельдерея определяли 26.05.13 при выборке рассады для высадки в открытый грунт.

Агрофизические свойства субстрата являются определяющими для всех других свойств и режимов, что в конечном итоге сказывается на интенсивности развития рассады сельдерея и, соответственно, качестве рассады.

Оптимальная объемная масса субстратов в защищенном грунте должна составлять 0,2–0,7 г/см3 [4]. Согласно данным таблицы 1, достоверное снижение объемной массы субстрата наблюдается при увеличении доли вермикулита с 35 до 100%. Изменение объемной массы при увеличении доли вермикулита описывалось квадратической функцией (1):

у=0,988-0,0035х-0,000053х2; R2 = 0,9961 (1)

Объемная масса субстрата на основе почвы и керамзита также была близка к оптимальной и сравнима с вариантом с 35% содержания вермикулита.

Удельная масса субстратов изменялась незначительно. Достоверное увеличение общей пористости происходила также при увеличении доли вермикулита свыше 35%, увеличение пористости описывалось квадратической функцией (2):

y = 0,0019x2 + 0,1352x + 61,599 ; R2 = 0,9956 (2)

При прогрессирующем увеличении общей пористости с увеличением доли вермикулита в составе субстрата происходит увеличение как капиллярной, так и пористости аэрации. Математически достоверное изменение показателей пористости происходит при увеличении доли вермикулита с 50 до 100%. Однако, с увеличением доли вермикулита капиллярная пористость увеличивается интенсивнее, чем пористость аэрации. Соответственно, резко возрастает содержание жидкой фазы.

Капиллярная влагоемкость в лабораторных условиях может отражать верхнюю границу оптимальной влагообеспеченности растений.

Таблица 1

Агрофизические свойства субстратов

Вариант	Масса, г/см3		КВ, %	Пористость, %			Соотношение фаз
	к 2 о Я ко о	я га Я л ч □		н ко о	« то Я Пи 85 Ц Ч Я я и	я я СП 03	85 о h	85 И я й	85 га Я со ко о о со 2
1. Почва 100%	0,98	2,56	38,0	61	37	24	39	37	24
2. Почва 95% + вермикулит 5%	0,97	2,59	40,7	63	38	25	38	38	25
3. Почва 80% + вермикулит 20%	0,92	2,61	41,9	65	39	26	35	39	26
4. Почва 65% + вермикулит 35%	0,82	2,62	48,9	69	39	30	31	39	30
5. Почва 50% + вермикулит 50%	0,71	2,63	56,5	73	43	32	27	41	32
6. Почва 35% + вермикулит 65%	0,46	2,65	81,5	79	45	34	21	45	34
7. Вермикулит 100%	0,14	2,74	408,0	95	58	37	5	58	37
8. Кварцевый песок 100%	1,63	2,64	13,7	38	23	15	62	23	15
9. Почва 50% + керамзит 50%	0,78	2,54	32,7	69	25	44	31	26	44
НСР 05	0,10	0,08	5,7	4	8	7	–	–	–

Наименьшая влагоемкость, используемая в расчетах поливного режима, обычно составляет 70–75% от капиллярной влагоемкости. При увеличении доли вермикулита возрастание капиллярной влагоемкости подчиняется кубической полиноминальной функции (3), причем достоверное увеличение капиллярной влагоемкости происходит при увеличении доли вермикулита от 35% (+11 % влагоемкости по отношению к контролю) и весьма резко влагоемкость увеличивается при увеличении доли вермикулита от 65 до100%.

у= 0,001x3 - 0,0828x2 + 1,9411x + 34,765; R2 = 0,99 (3)

Весьма низкую капиллярную влагоемкость имеет мелкий кварцевый песок, что сказывается на необходимости увеличения числа поливов малыми нормами. Капиллярная влагоемкость почвенно-керамзитового субстрата незначительно отличается от 100%-ной почвы в меньшую сторону.

Биометрические показатели рассады сельдерея имеют большое значение, так как качество рассады «привязывается» к ее внешней оценке; что может влиять на стоимость рассады, а также определять дальнейшее развитие растений в открытом грунте.

К моменту высадки рассады отчетливо проявлялись различия в биометрических показателях (рис. 1).

Рис. 1. Фото рассады корневого сельдерея перед высадкой.

Достоверное увеличение биометрических показателей происходило с повышением доли вермикулита в составе субстрата от 35% (табл. 2).

Таблица 2

Биометрические показатели рассады корневого сельдерея

Вариант	Длина корней, см.	Объем корневой системы, см3/раст.	Высота растений, см.	Площадь листьев, см2/раст.	Сырая биомасса, г/раст.
1. Почва 100%	10,7	0,51	12,9	11,93	1,71
2. Почва 95% + вермикулит 5%	11,7	0,65	12,3	14,58	1,92
3. Почва 80% + вермикулит 20%	12,4	0,68	14,5	17,10	2,46
4. Почва 65% + вермикулит 35%	10,9	0,67	14,4	15,50	2,41
5. Почва 50% + вермикулит 50%	11,2	0,68	14,5	16,50	2,52

6. Почва 35% + вермикулит 65%	11,6	0,92	17,8	17,71	3,00
7. Вермикулит 100%	4,1	0,33	4,2	2,60	0,97
8. Кварцевый песок 100%	8,7	0,64	12,6	12,32	1,87
9. Почва 50% + керамзит 50%	8,0	0,38	7,7	10,91	1,50
НСР 05	1,7	0,18	2,1	3,35	0,84

Наилучшие биометрические показатели были зафиксированы на варианте субстрата с 65%-ным содержанием вермикулита. Увеличение объема корневой системы 1 растения по отношению к контролю составило 0,41 см3, площади листьев – 5,78 см3, высоты рассады – 4,9 см, биомассы рассады – 1,29 г. Дальнейшее увеличение доли вермикулита до 100% угнетало развитие растений: произошло снижение длины корней на 6,6 см. (на 61%) по отношению к контролю, объема корней – на 0,18 см3, высоты растений – на 8,7 см., биомассы растений – на 0,74 г.

Резкое ухудшение состояния растений на 100 %-ном вермикулите, вероятно, связано с излишней влагоемкостью субстрата (408% на абсолютно-сухое вещество) и нехваткой воздуха корневой системе. Использование мелкозернистого кварцевого песка в качестве субстрата при выращивании рассады сказалось на биомассе рассады не хуже, чем при использовании 100 %-ной почвы. Биомасса растений сельдерея на почвенно-керамзитовом субстрате была несколько меньше, чем на почвенном. Видимо, излишняя пористость аэрации и недостаточная капиллярная влагоемкость вызывали быстрое иссушение субстрата.

Из агрофизических свойств наиболее сильное влияние на биомассу рассады оказала капиллярная и полная влагоемкости (r = -0,71….-0,69).

Таким образом, при выращивании рассады корневого сельдерея на субстрате на основе смеси черноземной тяжелосуглинистой почвы и вермикулита наилучшие результаты были получены на смеси 35% почвы и 65% вермикулита. В качестве инертного субстрата при выращивании растений в научных целях предпочтительнее использовать мелкозернистый песок, чем вермикулит.