Влияние тонкослойных аналогов почвы на продукционный процесс растений салата в интенсивной светокультуре
Автор: Удалова О.Р., Аникина Л.М., Хомяков Ю.В., Вертебный Виталий Евгеньевич, Дубовицкая В.И., Панова Г.Г.
Журнал: Овощи России @vegetables
Рубрика: Овощеводство
Статья в выпуске: 1 (57), 2021 года.
Бесплатный доступ
Актуальность. Решение задачи круглогодичного обеспечения населения нашей страны высококачественной растительной продукцией возможно при создании наукоемких автоматизированных фитотехкомплексов на основе инновационных, ресурсосберегающих технологий выращивания растений в условиях искусственного климата, включающих разработку корнеобитаемых сред нового поколения -тонкослойных аналогов почвы. Материалы и методы. Исследования проводили в регулируемых условиях интенсивной светокультуры, при выращивании растений салата сорта Тайфун на тонкослойных аналогах почвы различного состава и малообъемном аналоге почвы «Агрофит», выбранного в качестве эталона сравнения, в вегетационных светоустановках, разработанных в ФГБНУ АФИ. Результаты. Оценка влияния тонкослойных аналогов почвы на основе суспензий с кембрийской глиной и/или сапропелем в различных соотношениях на продукционный процесс растений салата по сравнению с контролем (гидрофильная ткань) показала положительную тенденцию увеличения высоты, числа листьев с растения; достоверный рост сырой массы на 2535%, сухой массы -на 5480%, сухого вещества -на 16-36%; увеличение площади листьев и фотосинтетического потенциала -на 20-36%, чистой продуктивности фотосинтеза -на 16-45%; достоверное или в виде положительной тенденции увеличение содержания калия -на 14-17%, кальция -на 27-35%, цинка -на 29-53% и дисахаров -на 28-68%. По сравнению с малообъемным аналогом почвы на основе верхового торфа низкой степени разложения «Агрофит» (эталон) установлено увеличение в виде выраженной положительной тенденции показателей: высоты и числа листьев. продуктивности, содержания сухого вещества; чистой продуктивности фотосинтеза, достоверное или в виде положительной тенденции увеличение площади листьев, фотосинтетического потенциала -на 20-30%; увеличение содержания минеральных элементов. Определены возможные причины более низкой продуктивности растений салата в контроле, связанные с увеличением поступления воды в ткани листьев на фоне отсутствия дополнительного минерального и/или органического питания. Содержание тяжелых металлов и нитратов не превышало ПДК во всех вариантах. Все тонкослойные аналоги почвы с нанесением суспензий различного состава могут быть рекомендованы для выращивания салата в любых культивационных сооружениях в условиях интенсивной светокультуры.
Интенсивная светокультура, корнеобитаемая среда, тонкослойный аналог почвы, малообъемный аналог почвы, продуктивность, площадь листовой поверхности, фотосинтетический потенциал, биохимический состав
Короткий адрес: https://sciup.org/140257566
IDR: 140257566 | DOI: 10.18619/2072-9146-2021-1-33-38
Текст научной статьи Влияние тонкослойных аналогов почвы на продукционный процесс растений салата в интенсивной светокультуре
Оригинальные статьи / Originalarticles УДК 635.5:631.588.5
Острая проблема круглогодичного обеспечения населения нашей страны свежей растительной продукцией с заданными качественными и функциональными характеристиками имеет приоритетный характер и требует инновационных подходов к ее реше- нию.
Один из перспективных путей решения указанной проблемы – организация круглогодичного производства высококачественной растительной продукции на основе ресурсосберегающих технологий в условиях интенсивной светокультуры. Учитывая требование экологической безопасности и ресурсосбережения, выращивание растений на тонкослойных корнеобитаемых средах является более предпочтительным при про- изводстве зеленных культур в сооружениях защищенного грунта (включая растительные фабрики, фитотех-комплексы различного типа и др.), в том числе в районах Арктики и Антарктики, так как исключается необходимость утилизации использованных субстратов, загрязняющих окружающую среду [1-3].
В ФГБНУ АФИ разработана ресурсо- и энергосберегающая технология культивирования растений на тонкослойных (ТАП) и малообъемных аналогах почвы (МАП) для фитотехкомплексов – культивационных сооружений или помещений с искусственным климатом [4].
Основой для создания указанной технологии послужила методология формирования световой, воздушной и корнеобитаемой среды (КС) в регулируемой агроэкосистеме (РАЭС), а также предложенный Е.И. Ермаковым [5] принцип интенсивного выращивания растений на тонкослойных (ТАП) или малообъемных аналогах почв (МАП) с циркулирующим питательным раствором (ПР). Обеспечение корневой системы питательным раствором осуществляется по плоским щелевым капиллярам.
Цель данной работы – оценка влияния различных по составу тонкослойных и малообъемного аналогов почв на продукционный процесс листового салата в регулируемых условиях интенсивной светокультуры.
Материалы и методы
Исследования проводили на базе биополигона ФГБНУ АФИ в регулируемых условиях интенсивной светокультуры.
Объектом исследований служил листовой салат ( Lactuca sativa L.) сорта Тайфун (селекция АО ССПП «Сортсемовощ»), предназначенный для производства, как в открытом, так и защищенном грунте, в том числе и методом гидропоники.
Для оценки влияния корнеобитаемых сред различного состава на продукционный процесс салата, растения выращивали методом тонкослойной [4] и малообъемной панопоники [1].
В качестве корнеобитаемой среды использовали тонкослойный аналог почвы – ТАП в виде пористой гидрофильной ткани [1], а также с нанесением на нее суспензии на основе кембрийской глины (КГ) [4] и/или сапропеля (С) [6] в различных соотношениях. Применение тонкодисперсной суспензии кембрийской глины, сапропеля, а также их сочетание, приводило к увеличению удельной поверхности КС и созданию донорно-акцепторных центров [5], обеспечивая тем самым, условия взаимодействия корневой системы вегетирующих растений с КС, приближенные к природным условиям взаимодействия «корни – почвенная частица» [7]. Кроме того, наличие тонкодисперсного слоя различного соста- ва дополнительно обогащало трофическую среду растений микроэлементами и физиологически активными веществами, способствуя повышению продуктивности [8]. Как эталон сравнения применяли органоминеральный, малообъемный аналог почвы – МАП – Агрофит [9] из расчета 0,5 л на растение.
Были использованы следующие варианты корнеобитаемых сред:
Вариант 1. ТАП – гидрофильная ткань (ГТ), (контроль)
Вариант 2. ТАП – ГТ с суспензией на основе кембрийской глины (ГТ+КГ)
Вариант 3. ТАП – ГТ с суспензией на основе сапропеля (ГТ+С)
Вариант 4. ТАП – ГТ с суспензией на основе кембрийской глины и сапропеля (ГТ+КГ+С) в соотношении 1:1
Вариант 5. ТАП – ГТ с суспензией на основе кембрийской глины и сапропеля (ГТ+КГ+С) в соотношении 3:1
Вариант 6. ТАП – ГТ с суспензией на основе кембрийской глины и сапропеля (ГТ+КГ+С) в соотношении 1:3
Вариант 7. МАП – «Агрофит» (эталон).
Растения салата выращивали в вегетационных све-тоустановках (ВСУ), оснащенных световыми блоками с натриевыми лампами ДНаЗ-400 (ООО Рефлакс, РФ). Облученность растений составляла 65-75 Вт/м2 ФАР, продолжительность светового периода 14 часов в сутки. Температуру воздуха поддерживали в пределах +20-+22 ° С днем и +18-+20 ° С ночью, относительную влажность воздуха –65-70%.
Салат высевали сухими семенами в лотки, размерами 100х20х15 см. По достижении растениями 2-х настоящих листа, проводили выборочное прореживание посевов, оставляя 100 шт./м2 ВСУ.
Для обеспечения минерального питания применяли раствор Кнопа [10]. Подачу питательного раствора в лотки осуществляли автоматически от 1 до 3 раз в сутки в зависимости от возраста растений. Поступление питательного раствора к корневой системе растений салата происходило по щелевому капилляру гидрофильной ткани. Количество растений салата составляло 10 штук на лоток, повторность – 20 растений в варианте опыта. Вегетационные эксперименты проводили дважды.
Уборку растений салата проводили на 30-е сутки. При уборке учитывали высоту растений, число листьев, сырую и сухую массу надземной части, содержание сухого вещества [11]. Площадь листовой поверхности, удельную поверхностную плотность листа (УППЛ) определяли по [12]. Фотосинтетический потенциал, чистую продуктивность фотосинтеза, обводненность листьев по существующим методикам [12, 13]. Биохимический и химический состав растений определяли в испытательной лаборатории ФГБНУ АФИ по стандартным методикам [14].
Статистическая обработка данных выполнены с помощью программного обеспечения Excel 2010 и Statistica 8. В тексте и таблицах приведены средние арифметические значения параметров и их доверительные интервалы при 95% уровне вероятности по t-критерию. Достоверность различий между вариантами оценивали методами параметрической статистики (t-критерий Стьюдента). Различия между вариантами считали достоверными при p ≤ 0,05.
Результаты и обсуждение
Проведенные исследования показали, что применение ТАП в качестве корнеобитаемой среды оказало значительное влияние на рост и продуктивность растений салата (табл.1).
Таблица 1. Показатели роста и продуктивности растений салата сорта Тайфун при выращивании на различных по составу тонкослойных и малообъемном аналогах почвы в регулируемых условиях интенсивной светокультуры Table 1. Growth and productivity indices of Taifun lettuce when grown on thin-layer and low-volume soil analogs of different composition under controlled conditions of intensive artificial-light culture
Вариант опыта** |
Высота, см |
Число листьев, шт. |
Сырая масса растения, г |
Сухая масса растения, г |
Сухое вещество, % |
Урожайность, кг/м2 |
1. ГТ (контроль) |
22,4±4,0 |
11,8±4,0 |
36,6±3,2 |
1,48±0,25 |
4,04±0,08 |
3,66±0,32 |
2. (ГТ+КГ) |
27,2±3,0 |
13,8±2,0 |
48,3±5,8* |
2,28±0,27* |
4,72±0,05* |
4,83±0,57* |
3. (ГТ+С) |
25,1±5,0 |
12,6±2,0 |
45,8±5,6* |
2,66±0,32* |
5,80±0,06* |
4,58±0,55* |
4. (ГТ+КГ+С 1:1) |
26,9±4,0 |
12,5±2,0 |
45,7±5,3* |
2,50±0,29* |
5,47±0,05* |
4,57±0,53* |
5. (ГТ+КГ+С 3:1) |
27,5±5,0 |
13,7±2,0 |
49,5±4,1* |
2,32±0,30* |
4,69±0,07* |
4,95±0,41* |
6. (ГТ+КГ+С1:3) |
26,3±3,0 |
12,3±2,0 |
46,8±5,7* |
2,33±0,28* |
4,98±0,05* |
4,68±0,52* |
7. Агрофит -эталон |
25±2,0 |
12,5±2,0 |
43,7±2,7* |
1,89±0,24 |
4,32±0,09* |
4,37±0,27* |
Примечание: * значение достоверно отличается от контрольного на 5% уровне значимости;
** названия вариантов указаны в разделе «Материалы и методы»
Установлено, что на ТАП-ГТ с нанесением суспензий различного состава (варианты 2-6), показатели роста – высота и число листьев с растения имели тенденцию к увеличению,с максимумами в вариантах 2 (ГТ+КГ) и 5(ГТ+КГ+С 3:1) по сравнению с контролем. В этих же вариантах (2-6) отмечалось достоверное увеличение сырой массы – на 25-35%, сухой массы – на 54-80% и процента сухого вещества на 16-36% относительно контроля. При этом, наибольший процент сухого вещества наблюдался в вариантах 3 (ГТ+С) и 4 (ГТ+КГ+С 1:1), где основным компонентом суспензии в ТАП являлся сапропель, что свидетельствовало о его положительной роли, как органической составляющей ТАП, в процессе накопления ассимилятов в листьях салата [15].
При сравнении показателей продуктивности растений салата, выращенных на ТАП различного состава, наибольшее ее значение установлено в вариантах 5(ГТ+КГ+С 3:1) и 2 (ГТ+КГ).
Вероятно, эффективность применения ТАП-ГТ с суспензией на основе кембрийской глины отдельно или в сочетании с сапропелем,обусловлена входящим в ее состав широким спектром микроэлементов [7,16]. В процессе выращивания растений на КС, содержащих кембрийскую глину, под действием метаболитов выделяемых корневой системой растений, происходит дополнительное обогащение трофической среды растений элементами питания [7].
В целом, во всех вариантах с нанесением суспензий КС различного состава, продуктивность по сравнению с контролем, была достоверно выше (табл.1).
Анализ результатов выращивания салата сорта Тайфун на МАП – Агрофит (эталон) показал, что высота растений и число листьев с растения преимущественно существенно не отличались от таковых у растений, выращенных на ТАП. Достоверно более высокие значения надземной массы (на 19%) и сухого вещества (на 7%) у растений на МАП наблю- дались только по отношению к таковым в контрольном ТАП.
При сравнении с остальными исследуемыми вариантами более низкие значения отмечались у растений на МАП – Агрофит (эталон) по продуктивности (тенденция - на 4-12%), сухой массе (на 17-29%) и содержанию сухого вещества (на 8-26%). Наиболее выражены указанные отличия в продуктивности – по отношению к вариантам 2(ГТ+КГ) и 5(ГТ+КГ+С 3:1), в сухой массе и содержанию сухого вещества – к вариантам 3 (ГТ+С) и 4(ГТ+КГ+С1:1).
Вероятно, выявленные изменения в растениях, выращенных на МАП – Агрофит (эталон), связаны с тем, что в процессе выращивания салата происходит трансформация КС и аккумуляция водорастворимых органических соединений, обладающих высокой биологической активностью в питательном растворе.
Чрезмерное накопление данных органических веществ (более 30мг/л в пересчете на углерод), может приводить к снижению продуктивности растений, культивируемых на органических и органоминеральных КС [17].
В состав ТАП,с нанесением суспензии на основе сапропеля отдельно или в сочетании с кембрийской глиной (варианты 3-6) входят, кроме гумусовых веществ, углеводные и липидные комплексы, обладающие антиоксидантными свойствами, аминокислоты, витамины, ферменты, гормоноподобные вещества, которые, очевидно, благоприятным образом отражаются на продуктивности растений [15].
Известно, что развитие растений и их продуктивность тесно связаны с процессами фотосинтеза [13]. Анализ фотосинтетической деятельности растений салата показал,что наибольшая площадь листьев формировалась при выращивании салата на ТАП, с нанесением суспензий различного состава, по сравнению с контролем и МАП – Агрофит (эталон) (табл.2)
Таблица 2. Показатели фотосинтетической активности листьев салата сорта Тайфун при выращивании на различных по составу тонкослойных аналогах почвы и малообъемном аналоге почвы Агрофит в регулируемых условиях интенсивной светокультуры Table 2. Indicators of photosynthetic activity of lettuce leaves of the Taifun variety when grown on thin-layer soil analogs of different composition and a low-volume soil analogue «Agrophyte» under controlled conditions of intensive artificial-light culture
Вариант опыта** |
Площадь листьев, дм2/растение |
Фотосинтетический потенциал, дм2/м2/дн. |
Чистая продуктивность, г/м2 сутки |
Удельная поверхностная плотность, г/дм2 |
Обводненность листьев |
1. ГТ (контроль) |
16,9±2,9 |
5,07±0,87 |
0,58±0,02 |
0,088±0,000 |
23,73±0,07 |
2. (ГТ+КГ) |
22,3±2,7* |
6,69±0,71* |
0,68±0,06* |
0,102±0,001* |
20,18±0,08* |
3. (ГТ+С), |
21,2±2,6 |
6,36±0,78 |
0,84±0,07* |
0,125±0,001* |
16,21±0,08* |
4. (ГТ+КГ+С 1:1) |
21,1±2,4 |
6,33±0,72 |
0,79±0,08* |
0,118±0,001* |
17,28±0,09* |
5. (ГТ+КГ+С :1), |
22,9±2,9* |
6,87±0,87* |
0,67±0,07* |
0,101±0,001* |
20,33±0,08* |
6. (ГТ+КГ+С1:3) |
20,3±2,6 |
6,09±0,78 |
0,77±0,07* |
0,115±0,000* |
19,09±0,8* |
7. Агрофит - эталон |
16,9±2,5 |
5,07±0,75 |
0,74±0,06* |
0,112±0,001* |
22,12±0,07* |
Примечание: * значение достоверно отличается от контрольного на 5-ном уровне значимости;
** названия вариантов указаны в разделе «Материалы и методы».
При этом в вариантах 2 (ГТ+КГ) и 5 (ГТ+КГ+С 3:1) данный показатель был достоверно выше на 20-36% по сравнению с таковым в контрольном варианте и МАП – Агрофит (эталон).
Рост ассимиляционной поверхности листьев салата в вариантах 2-6 привел к увеличению фотосинтетического потенциала на 20-36% по сравнению с контролем и МАП – Агрофит (эталон), достоверному в вариантах 2 (ГТ+КГ) и 5 (ГТ+КГ+С 3:1), и чистой продуктивности фотосинтеза на 16%-45%, достоверной по отношению к контролю во всех вариантах и в виде выраженной положительной тенденции – в вариантах 3 (ГТ+С), 4 (ГТ+КГ+С 1:1) и 6 (ГТ+КГ+С1:3) по отношению МАП – Агрофит (эталон).
Следует отметить, что растения салата в вариантах 2 (ГТ+КГ) и 5 (ГТ+КГ+С 3:1) имели более низкие показатели чистой продуктивности фотосинтеза, по сравнению с остальными вариантами, кроме контрольного. Известно, что растения с менее интенсивным фотосинтезом могут быть более продуктивными и формировать более развитую ассимиляционную поверхность [18].
Вероятно, увеличение площади листовой поверхности и продуктивности в данных вариантах происходило как за счет усиления минерального питания, так и вследствие большей обводненности тканей листьев по сравнению с вариантами ТАП с нанесением суспензий других составов (табл.2).
Кроме того, растения салата в вариантах 2 (ГТ+КГ) и 5 (ГТ+КГ+С 3:1) имели более низкие показатели удельной поверхностной площади листа (УППЛ) по отношению к таковым в вариантах 3 (ГТ+С), 4 (ГТ+КГ+С 1:1) и 6 (ГТ+КГ+С 1:3) (табл.1).
Известно, что УППЛ и обводненность листьев находятся в обратной зависимости. Чем ниже УППЛ и выше обводненность, тем меньше затраты органического вещества на построение единицы площади листа [19].
Таким образом, листья растений салата на ТАП в вариантах 2 (ГТ+КГ) и 5 (ГТ+КГ+С 3:1) отличались большей суммарной площадью, лучшей обводненностью тканей, более низкой УППЛ и более высокой продуктив- ностью среди вариантов ТАП с нанесением суспензий различного состава.
Увеличение значений УППЛ и снижение обводненности листьев салата при его выращивании на ТАП с максимальным содержанием органической компоненты – сапропеля (ГТ+С, ГТ+КГ+С 1:1 и ГТ+КГ+С 1:3) не оказало отрицательного воздействия на ростовые процессы и фотосинтез.
Именно в этих вариантах установлены наиболее высокие значения содержания сухого вещества в листьях и чистой продуктивности фотосинтеза (табл.1, 2). Очевидно, стимуляция роста растений в вариантах 3 (ГТ+С), 4 (ГТ+КГ+С 1:1) и 6 (ГТ+КГ+С 1:3) преимущественно обусловлена усилением процессов обмена и поступления необходимых растениям элементов питания в надземную часть (табл.3).
При анализе элементного состава растений салата установлено достоверное увеличение содержания по отношения к контролю:
– калия на 14-17% и кальция на 27-35% в вариантах 2 (ГТ+КГ), 4 (ГТ+КГ+С 1:1) и 5 (ГТ+КГ+С3:1);
– цинка на 29-53% в вариантах 3 (ГТ+С) и 6 (ГТ+КГ+С 1:3);
– фосфора на 17% и цинка на 17% в варианте МАП Агрофит (эталон).
Наблюдалась тенденция к увеличению содержания меди на 7% в варианте 3 (ГТ+С).
По содержанию азота, фосфора и магния значимых различий между вариантами с ТАП не выявлено. Следует выделить достоверно отличающееся, более низкое содержание меди на 12-27% в вариантах 2 (ГТ+КГ), 4 (ГТ+КГ+С 1:1), 5 (ГТ+КГ+С 3:1) и 7 Агрофит (эталон) и марганца - на 17%-62% в вариантах 3-7.
Максимальное содержание железа отмечалось в контроле и МАП – Агрофит (эталон). Показано, что поступление железа в растения способствует увеличению их осмотического потенциала, и, как следствие, обводненности тканей листьев за счет поступления воды в клетки с повышенным осмотическим потенциа-
Таблица 3. Показатели качества растительной продукции салата сорта Тайфун при выращивании на различных по составу тонкослойных аналогах почвы и малообъемном аналоге почвы Агрофит в регулируемых условиях интенсивной светокультуры Table 3. Indicators of the quality of plant production of lettuce of the Taifun variety when grown on thin-layer soil analogs of different composition and a low-volume soil analogue «Agrophyte» in controlled conditions of intensive artificial-light culture
Вариант КС** Наименование показателя |
1 (ГТ) |
2 (ГТ+КГ) |
3 (ГТ+С) |
4 (ГТ+КГ+С 1:1) |
5 (ГТ+КГ+С 3:1) |
6 (ГТ+КГ+С 1:3) |
7 Агрофит (эталон) |
Азот, % а.с.в. |
4,01 |
3,68 |
3,81 |
3,82 |
3,69 |
3,66 |
3,88 |
Фосфор, % а.с.в. |
0,69 |
0,69 |
0,66 |
0,66 |
0,67 |
0,61 |
0,81 |
Калий, % а.с.в. |
6,83 |
7,98* |
6,60 |
6,95 |
7,81* |
6,38 |
7,01 |
Кальций, % а.с.в. |
1,72 |
2,32* |
1,67 |
2,18* |
2,28* |
1,61 |
1,88 |
Магний, % а.с.в. |
0,53 |
0,56 |
0,50 |
0,57 |
0,56 |
0,49* |
0,35 |
Медь, мг/кг а.с.в. |
3,56 |
2,60* |
3,81 |
3,13 |
2,61* |
3,36 |
3,04 |
Цинк, мг/кг а.с.в. |
48,20 |
35,50* |
73,50* |
42,30 |
32,40* |
62,40* |
56,2 |
Кобальт, мг/кг а.с.в. |
<0,10 |
<0,10 |
<0,10 |
<0,10 |
<0,10 |
<0,10 |
<0,10 |
Железо, мг/кг а.с.в. |
241,00 |
235,20 |
185,9 |
219,10 |
231,90 |
196,90 |
230,1 |
Марганец, мг/кг а.с.в. |
90,50 |
86,20 |
61,70* |
73,8 |
75,0 |
66,40* |
56,5* |
Свинец, мг/кг а.с.в. |
<0,50 |
<0,50 |
<0,50 |
<0,50 |
<0,50 |
<0,50 |
<0,50 |
Кадмий, мг/кг а.с.в. |
<0,03 |
<0,03 |
<0,03 |
<0,03 |
<0,03 |
<0,03 |
<0,03 |
Моносахариды, % а.с.в. |
7,86 |
7,55 |
7,69 |
7,65 |
7,62 |
7,63 |
8,38 |
Дисахариды, % а.с.в. |
2,90 |
3,72* |
4,07* |
4,14* |
3,87* |
4,20* |
4,88* |
Сумма сахаров, % а.с.в. |
10,76 |
11,27 |
11,76* |
11,55 |
11,49 |
11,83* |
13,26* |
Нитраты, мг/кг |
2005,00 |
1689,00* |
1843,00* |
1813,00* |
1745,00* |
1858,00* |
1751* |
Примечание: * - значение достоверно отличается от контрольного на 5-ном уровне значимости;
** - названия вариантов указаны в разделе «Материалы и методы».
лом [20]. Данные выводы согласуются с результатами исследований (табл.2, 3).
Очевидно, что установленные в контрольном варианте ТАП (гидрофильная ткань) более низкие значения по росту и продуктивности (табл.1) связаны с отсутствием дополнительного минерального и/или органического питания по сравнению с вариантами ТАП, где имеются источники таких веществ – КГ и/или С.
Различия в КС отразились на накоплении сахаров растениями салата. Так, по сумме сахаров достоверное увеличение на 23% по сравнению с контролем установлено в варианте 7 - МАП – Агрофит (эталон), по содержанию дисахаров –во всех исследуемых вариантах (на 2868%). Содержание тяжелых металлов и нитратов не превышало ПДК во всех вариантах.
Выводы
Таким образом, проведенные исследования показали, что применение тонкослойных аналогов почвы различного состава оказало значимое влияние на продукционный процесс растений салата в условиях интенсивной светокультуры.
Установлена положительная тенденция увеличения высоты растений, числа листьев и достоверный рост сырой массы на 25-35%, сухой массы на 54-80% и процента сухого вещества на 16-36% по сравнению с контролем (ТАП гидрофильная ткань).
Выявлено увеличение площади листьев и фотосинте- тического потенциала на 20-36%, с максимумами значений в вариантах ТАП с нанесением суспензий на основе кембрийской глины (ГТ+ГК; ГТ+КГ+С+3:1) по отношению к контролю и МАП – Агрофит,
Отмечены достоверный рост (на 16-45%) чистой продуктивности фотосинтеза во всех исследуемых вариантах выращивания растений на ТАП с суспензиями КГ и /или С по сравнению с контрольным ТАП и выраженная положительная тенденция к более высоким значениям данного показателя в вариантах ТАП на основе сапропеля, 3 (ГТ+ГК; ГТ+КГ+С+ 3:1); 4 (ГТ+КГ+С 1:1) и 6 (ГТ+КГ+С 1:3) по сравнению с МАП – Агрофит (эталон).
Показано, что стимуляция роста растений салата и увеличение его продуктивности преимущественно обусловлены: в вариантах ТАП на основе кембрийской глины и с максимальным ее содержанием в суспензиях (ГТ+ГК; ГТ+КГ+С+ 3:1) – дополнительным обогащением трофической среды растений элементами минерального питания; в вариантах ТАП на основе сапропеля и с максимальным его содержанием в суспензиях (ГТ+С, ГТ+КГ+С 1:1, ГТ+КГ+С 1:3) – усилением процессов обмена.
Установлены более низкие значения роста и продуктивности растений салата в варианте МАП – Агрофит (эталон) по сравнению с вариантами ТАП с нанесением суспензий различного состава.
Определены вероятные причины более низкой продуктивности растений салата в контрольном варианте
ТАП, связанные с отсутствием обогащения трофической среды дополнительным минеральным и/или органическим питанием.
Установлено, достоверное или в виде положительной тенденции увеличение калия на 14-17%, кальция на 27-35% в растениях салата, выращенных на ТАП в вариантах 2 (ГТ+КГ), 4 (ГТ+КГ+С1:1) и 5 (ГТ+КГ+С3:1); цинка на 29 -53% – в вариантах 3 (ГТ+С) и 6 (ГТ+КГ+С1:3); фосфора на 17% и цинка на 17% – в варианте МАП – Агрофит(эталон) по отношению к контролю (ТАП ГТ).
Показано достоверное увеличение дисахаров на 28 -68% в листьях салата во всех вариантах по сравнению с контролем. Содержание тяжелых металлов и нитратов не превышало ПДК в растениях во всех исследованных вариантах.
Учитывая требование экологической безопасности и ресурсосбережения, выращивание растений салата на тонкослойных корнеобитаемых средах является более предпочтительным при производстве зеленных культур в фитотехкомплексах различного типа с искусственным климатом, включая районы Арктики и Антарктики, так как исключается необходимость утилизации использованных субстратов, загрязняющих окружающую среду.
Все исследуемые тонкослойные аналоги почвы могут быть рекомендованы для выращивания листового салата в культивационных сооружениях защищенного грунта, в том числе при искусственном освещении.
Об авторах:
Aboutthe authors:
Olga R. Udalova – Cand. Sci. (Biology), Leading Researcher,
LyudmilaM. Anikina –Cand. Sci. (Biology), Leading Engineer, х
Yuriy V. Khomyakov – Cand. Sci. (Biology), Leading Researcher,
Vitalii E. Vertebniy – Senior Researcher,
Viktoria I. Dubovitskaya – Researcher,
Gayane G. Panova – Cand. Sci. (Biology), Leading Researcher,
-
• Литература
-
1. Panova G.G., Chernousov I.N., Udalova O.R., Alexandrov A.V., Karmanov I.V., Anikina L.M., Sudakov V.L., Yakushev V.P. Scientific and technical basis year-round obtaining high yields of quality plant products under artificial light. Reports of the Academy of Agricultural Sciences. 2015;(4):17-21.
-
2. Kozai, T., Niu, G., Takagaki, M. (ed.). Plant factory: an indoor vertical farming system for efficient quality food production. Academic press, 2019. 489 р.
-
3. Al-Kodmany Kh. The Vertical Farm: A Review of Developments and Implications for the Vertical City. Buildings. 2018;(8):24.
-
4. Черноусов И.Н., Панова Г.Г., Удалова О.Р., Александров А.В Патент РФ на полезную модель № 189309 «Фитотехкомплекс для выращивания растений». 2019. Бюл. №15.
-
5. Ермаков Е.И. Методология панопоники как основы защищенного грунта ноосферного уровня. Аграрная наука. 2001;(2):46-49.
-
6. Sposito G. The Chemistry of Soils. New York: Oxford University Press, 2008. 342 p.
-
7. Новикова Ю.А. Корсаков В.Г. Влияние условий модификации на структуру и функциональный состав поверхности кембрийской глины. Журнал прикладной химии. 2003;76(4):556-560.
-
8. Аникина Л.М. Мухоморов В.К., Удалова О.Р. Выращивание растений томата на тонкослойном аналоге почвы и исследование колебательных процессов водноминерального обмена растений в онтогенезе. Агрофизика. 2014;4(16):11-27.
-
9. Ермаков Е.И., Желтов Ю.И., Мильто Н.Е., Кучеров В.И. Почвогрунт для выращивания растений «Агрофит». Патент №2081555 РФ. БИ №17. 1997.
-
10. Чесноков В.А., Базырина Е.Н., Бушуева Т.М Выращивание растений без почвы Изд. ЛГУ, 1960. 170 с.
-
11. Ермаков А.И. Методы биохимического исследования растений. Л. Агропромиздат 1987. 429 с.
-
12. Третьяков Н.Н. Практикум по физиологии растений. М., Агропромиздат, 1990. 271 с
-
13. Ничипорович А.А. Фотосинтез и продуктивный процесс. М: Наука, 1988. 276 с.
-
14. Гигиенические требования к безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов. СанПиН 2.3.2.1078-01", 06.11.2001.
-
15. Шлепетинский А.Ю., Федорова-Семенова Т.Е., Мельник Е.А. Сапропель – природный ресурс экологически чистого органического сырья. Журнал. Фундаментальные исследования. 2006;(10):80-80.
-
16. Суханова И.М., Яппаров И.А., Газизов Р.Р., Бикинина Л.М., Сидоров В.В., Нуртдинова Г.Х. Действие органо-минеральных суспензий и наносуспензий на структуру урожая и содержания зольных элементов. Вестник Пермского национально исследовательского политехнического университета. Химическая технология и биотехнология. 2018;(2):23-34.
-
17. Аникина Л.М., Удалова О.Р., Судаков В.Л., Шибанов Д.В., Эзерина О.В. Исследование влияния водорастворимого органического вещества на эффективность использования в регулируемых условиях почвоподобных сред нового типа. Овощеводство: сб. науч. трудов. НАН Беларуси; РУП «Институт овощеводства». Минск . 2008;(15):112-118.
-
18. Мокроносов А.Т. Онтогенетический аспект фотосинтеза. М.: Наука, 1981. 196 с.
-
19. Иванов Л.А., Иванова Л.А., Ронжина Д.А. Закономерности изменения удельной плотности листьев у растений Евразии вдоль градиента аридно-сти. Доклады Академии наук. 2009;428(1):135-138.
-
20. Панова Г.Г., Шилова О.А., Николаев А.М., Коваленко А.С., Удалова О.Р., Аникина Л.М., Журавлева А.С., Хомяков Ю.В., Вертебный В.Е., Дубовицкая В. И. О влиянии наночастиц оксида железа на растения в вегетативный период развития. Агрофизика. 2019;(3):40-49.
-
Список литературы Влияние тонкослойных аналогов почвы на продукционный процесс растений салата в интенсивной светокультуре
- Panova G.G., Chernousov I.N., Udalova O.R., Alexandrov A.V., Karmanov I.V., Anikina L.M., Sudakov V.L., Yakushev V.P. Scientific and technical basis year-round obtaining high yields of quality plant products under artificial light. Reports of the Academy of Agricultural Sciences. 2015;(4):17-21.
- Kozai, T., Niu, G., Takagaki, M. (ed.). Plant factory: an indoor vertical farming system for efficient quality food production. Academic press, 2019. 489 р.
- Al-Kodmany Kh. The Vertical Farm: A Review of Developments and Implications for the Vertical City. Buildings. 2018;(8):24.
- Черноусов И.Н., Панова Г.Г., Удалова О.Р., Александров А.В Патент РФ на полезную модель № 189309 «Фитотехкомплекс для выращивания растений». 2019. Бюл. №15.
- Ермаков Е.И. Методология панопоники как основы защищенного грунта ноосферного уровня. Аграрная наука. 2001;(2):46-49.
- Sposito G. The Chemistry of Soils. New York: Oxford University Press, 2008. 342 p.
- Новикова Ю.А. Корсаков В.Г. Влияние условий модификации на структуру и функциональный состав поверхности кембрийской глины. Журнал прикладной химии. 2003;76(4):556-560.
- Аникина Л.М. Мухоморов В.К., Удалова О.Р. Выращивание растений томата на тонкослойном аналоге почвы и исследование колебательных процессов водноминерального обмена растений в онтогенезе. Агрофизика. 2014;4(16):11-27.
- Ермаков Е.И., Желтов Ю.И., Мильто Н.Е., Кучеров В.И. Почвогрунт для выращивания растений «Агрофит». Патент №2081555 РФ. БИ №17. 1997.
- Чесноков В.А., Базырина Е.Н., Бушуева Т.М Выращивание растений без почвы Изд. ЛГУ, 1960. 170 с.
- Ермаков А.И. Методы биохимического исследования растений. Л. Агропромиздат 1987. 429 с.
- Третьяков Н.Н. Практикум по физиологии растений. М., Агропромиздат, 1990. 271 с
- Ничипорович А.А. Фотосинтез и продуктивный процесс. М: Наука, 1988. 276 с.
- Гигиенические требования к безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов. СанПиН 2.3.2.1078-01", 06.11.2001.
- Шлепетинский А.Ю., Федорова-Семенова Т.Е., Мельник Е.А. Сапропель - природный ресурс экологически чистого органического сырья. Журнал. Фундаментальные исследования. 2006;(10):80-80.
- Суханова И.М., Яппаров И.А., Газизов Р.Р., Бикинина Л.М., Сидоров В.В., Нуртдинова Г.Х. Действие органо-минеральных суспензий и наносуспензий на структуру урожая и содержания зольных элементов. Вестник Пермского национально исследовательского политехнического университета. Химическая технология и биотехнология. 2018;(2):23-34.
- Аникина Л.М., Удалова О.Р., Судаков В.Л., Шибанов Д.В., Эзерина О.В. Исследование влияния водорастворимого органического вещества на эффективность использования в регулируемых условиях почвоподобных сред нового типа. Овощеводство: сб. науч. трудов. НАН Беларуси; РУП «Институт овощеводства». Минск. 2008;(15):112-118.
- Мокроносов А.Т. Онтогенетический аспект фотосинтеза. М.: Наука, 1981. 196 с.
- Иванов Л.А., Иванова Л.А., Ронжина Д.А. Закономерности изменения удельной плотности листьев у растений Евразии вдоль градиента аридности. Доклады Академии наук. 2009;428(1):135-138.
- Панова Г.Г., Шилова О.А., Николаев А.М., Коваленко А.С., Удалова О.Р., Аникина Л.М., Журавлева А.С., Хомяков Ю.В., Вертебный В.Е., Дубовицкая В. И. О влиянии наночастиц оксида железа на растения в вегетативный период развития. Агрофизика. 2019;(3):40-49.