Влияние удобрений на химический состав овощной фасоли

Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice

УДК 631.893; 631.895                                

Наряду с питанием растений питательными элементами, их корни оказывают значительное влияние на почву. Корни растений выделяют в окружающую среду сахар, органические кислоты, витамины, ферменты и др. органические и минеральные вещества, являющиеся источником питания для микроорганизмов. Последние обеспечивают мобилизацию питательных веществ и ускоряют их доступ к растениям.

Одним из важных вопросов в сельском хозяйстве является замена питательных веществ с их легко доступными формами и получение высоких и устойчивых урожаев. Образование урожая и его качественные показатели зависят от ряда факторов среды формирования самого растения [1–2].

Каждый из биогенных элементов играет определенную физиологическую роль, и при недостатке какого-либо из них растения прекращают рост, заболевают, а при резком голодании могут даже погибнуть. При выращивании растений в различных почвенноклиматических условиях потребность их в каждом питательном элементе неодинакова.. Очень часто размеры урожаев ограничивают не климатические факторы, а недостаток элементов питания, урожаи часто остаются невысокими, так как действует закон минимума (ограничивает размеры урожаев фактор, находящийся в минимуме, в данном случае почвенное плодородие или отдельный элемент питания) [3]. Почти повсеместно для формирования высокого урожая сельскохозяйственных культур, прежде всего, требуются азот, фосфор и калий [4].

Азот является основным компонентов белка и участвует во всех фазах формирования растений [5]. Основным источником для питания растений азотом является нитратная кислота и аммиачные соли [6]. Положительное влияние на качество и урожайность растений органических и азотистых удобрений, определяется созданием удовлетворительных условий аммиачно-нитратного режима [7].

При недостатке фосфора нарушается обмен энергии и веществ в растениях, калий участвует в синтезе углеводов у растений. Участвует в процессах синтеза и оттока углеводов в растениях, обусловливает водоудерживающую способность клеток и тканей, влияет на устойчивость растений к неблагоприятным условиям внешней среды и поражаемость культур болезнями [8].

В складывающейся экологической и экономической обстановке для обеспечения высокого качества отечественной продукции необходимо усиление исследований по созданию сортов овощных бобовых культур нового поколения с комплексом хозяйственно ценных признаков и с высокой экологической стабильностью [9].

Результаты исследований Т. Б. Маракеевой [10] показали, что семена овощной фасоли имеет не стабильный химический состав и изменяется в зависимости от сорта, вида и условий возделывания.

С обеспечением нормального состояния плодородия почв, условий возделывания, соответствующих агротехнических приемом с определением наличия питательных элементов в почве, можно установить нормы органоминеральных веществ необходимых для нормального формирования той или иной культуры [11].

Объект и методика исследований

Опытный участок для посева фасоли вспахивали осенью и внесли навоз и минеральные удобрения под основную вспашку (половину нормы азота, фосфора и калия), оставшуюся часть удобрений использовали в виде подкормки. Ранней весной провели боронование и бороздование. Норма высева семян фасоли в зависимости от их всхожести составила 60–80 кг/га на гектар (приблизительно 350–400 тыс семян).

Опыты проводили в 4х-кратной повторности согласно методике [11]. Площадь одной делянки составляла 5×6=30 м2.

Схема опыта: I вариант — контроль (без удобрений), II вариант — органические удобрения (10 т/га), III вариант N 30 P 30 K 30 , IV вариант — N 60 P 60 K 30 , V вариант — N 90 P 60 K 60 .

При закладке опыта как азотного удобрения использовали NH 4 NO 3 (д. в. 34%), фосфорного — CaH 2 PO 4 (д. в. 20%), калийного — K 2 SO 4 (д. в. 45%). Агротехника возделывания овощной фасоли — общепринятая зональная для серо-бурых почв Апшеронского полуострова. Учет урожая сплошной поделяночный. Сроки уборки урожая — 3 декада июля.

Анализ растительных образцов проводили в соответствии с общепринятыми методами. Озоление осуществляли методом ускоренного сжигания по Гинзбург, азот определяли микрометодом по Кьельдалю (ГОСТ 13496.4-93), фосфор — на фотоэлектроколориметре (ГОСТ 26657-97), калий — на пламенном фотометре по ГОСТ 30504-97.

Данные обрабатывали статистически с помощью стандартных программ описательной статистики Microsoft Excel. Статистическая обработка данных проведена методом дисперсионного и корреляционного анализа [12].

Анализ и обсуждение экспериментальной части

Эффективность органических и минеральных удобрений зависит уровня плодородия почв, климатических условий во время вегетационного периода, агроэкологических свойств самого растения и др. факторов. На рост и развитие бобовых культур влияют наличие питательных элементов в почве, симбиотическая азотофиксация растения, климатические условия, нормы вносимых удобрений и др. Изучение динамика питательных веществ в бобовых растениях и особенно в овощной фасоли, как не скорбно по сей день остается в тени. В этом отношении мы сочли целесообразным изучить динамику накопления питательных веществ в надземных и подземных органах фасоли, результаты проведенных 2018–2020 гг. исследований которых указаны в Таблице. Как следует из таблицы в зависимости от фаз развития в семенах, стебле, лепестках и корнях фасоли накопление питательных веществ существенно различаются. Динамика накопления питательных веществ в различных органах овощной фасоли были изучены в фазах ветвления, цветения, в образовании фасоли и полной спелости.

Анализируя влияние на урожайность овощной фасоли различных соотношений органических и минеральных удобрений можно сказать, что наибольшее накопление азота в зеленой фасоли зафиксировано в варианте N 60 P 60 K 30 . На контроле и в вариантах с применением удобрений наличие азота варьировала в период исследований 2018–2020 гг. в пределах 13,9–18,5%.

В начальные фазы развития растений, несмотря на высокое содержание в них питательных веществ, общее потребление минеральных элементов невелико и составляет 5– 10% от общего их выноса. В период нарастания вегетативных органов количество потребляемых питательных веществ резко возрастает, достигая максимума в период интенсивного образования продуктовых органов [13].

В зависимости от периодов исследований интенсивность накопления питательных веществ в вариантах изменялась. Так, в 2018-2020 гг. в фазе ветвления показатели азота составляли 1,05–1,61%, фосфора — 0,79–1,25% а калия — 1,30–1,92%; в фазе цветения соответственно 0,84–1,28%; 0,44–0,87% и 0,95–1,35%; в фазе образования фасоли 2,26– 2,93%; 0,85–1,54% и 1,17–1,65%, а в фазе образования семян 3,51–4,03%; 0,74–1,01% и 0,86– 1,07%.

Несмотря на наибольшее наличие азота в фасоли в начале вегетационного периода, в период цветения наблюдается некоторое их уменьшение, а максимальных их показатели приходятся на фазу полной спелости. На контроле без удобрений в среднем за 3 года показатели азота составили 2,26% , а в варианте с применением навоза 2,59%,в вариантах с применением различных доз минеральных удобрений их значения составили 2,80–2,93%. В семенах эти показатели соответственно составили 3,51%, 37,3% и 3,89–4,03%. Наличие азота в семенах по сравнению с зеленой фасоли оказалась выше на 1,12%.

Результаты исследований, проведенных в стационарных полевых опытах на серых лесных почвах, дают основания сделать вывод об определяющей роли азотных удобрений в формировании урожаев большинства культур севооборота. от обеспеченности азотом зависит также потребность растений в фосфоре и калии [14]. Содержание азота в растениях существенно изменяется в зависимости от вида растений, их возраста, почвенноклиматических условий выращивания культуры, приемов агротехники и т. д. Наибольшее содержание азота отмечается в вегетативных органах молодых растений. По мере их старения азотистые вещества передвигаются во вновь появившиеся листья и побеги [4].

Автор указывает, что во всех вариантах опыта наличие азота и фосфора оказалась высокой в листьях виноградника, а калия в зеленых ответвлениях [15].

Наличие фосфора в растениях по сравнению с азотом существенна низка и в среднем их соотношения 1:3. Несмотря на это обеспечение фосфором растений по сравнению с азотом менее требовательно [16].

Применение органических и минеральных удобрений под овощную фасоль также существенно повлияло на соотношение фосфора и калия, разница которая также ощутима и по фазам развития растения. Так, на контроле данные фосфора составили в среднем составили 0,85%, а в вариантах с применением удобрений она динамична. В фазе ветвления их величина по вариантам составила 0,79–1,25%, в фазе цветения несколько меньше 0,44– 0,87%, в фазе образования фасоли вновь увеличиваясь 0,85–1,54% и в фазе образования семян понижаясь составляет 0,74–1,01%.

Для овощных культур, как и для других, характерно повышенное содержание элементов питания в начальный период вегетации, которое постепенно снижается к периоду созревания. Большое влияние на содержание N, Р 2 О 5 , K 2 О оказывают удобрения [13].

Для того, чтобы разработать правильную систему удобрений, нужно также учитывать не только дозы и оптимальное соотношение питательных веществ, но и периодичность питания растений. Как известно, для овса характерен длительный период поглощения питательных веществ. Наиболее интенсивное потребление элементов питания происходит в фазы выхода в трубку и колошения [17]

Сопоставительный анализ данных по наличию фосфора показали, что наименьшие их показатели приходятся на контроль без удобрений. Применение органических и минеральных удобрений показали существенное изменение показателей накопления питательных элементов в растении.

Вынос питательных элементов из почв изменяется как от урожайности растения, так и от химического состава урожая [18].

Одним из элементов накопленных в органах фасоли и их урожаев является калий. В фазе ветвления их величина составила 1,3–1,92%, в фазе цветения — 0,95–1,35%, образовании фасоли — 1,17–1,65% и семян — 0,86–1,07%. Сопоставительный анализ динамики накопления калия показала, что их наибольшая величина приходится на фазу ветвления. Некоторое понижение интенсивности наблюдается в фазе цветения, некоторое повышение наблюдается в фазе образования фасоли и вновь понижение в фазе полной спелости.

Вынос питательных элементов с урожаем сельскохозяйственных культур зависит от вида и объема вносимых удобрений, обеспеченности почв питательными веществами и др. Определение потребностей растений к питательным элементам оказывает влияние не толь в получении высокого урожая, но и в формировании стебля, лепестков, корневой системы и др. Рациональное применение органических и минеральных веществ в сельском хозяйстве непосредственно зависит с питательными элементами [18].

У большинства сельскохозяйственных культур содержание калия в побочной продукции выше, чем в товарной. Следовательно, степень возврата калия в почву с нетоварной массой урожая (например, с соломой и стеблями непосредственно как с органическим удобрением, или опосредовано через навоз) значительно более высокая, чем азота и фосфора, а отчуждение безвозвратно с поля с урожаем товарной продукции наоборот — ниже [19].

Максимальное накопление калия наблюдалась в фазе ветвления, несколько меньшая интенсивность в фазе цветения и дальнейший рост в фазе образования фасоли.

Таблица 1.

ВЛИЯНИЕ УДОБРЕНИЙ НА ДИНАМИКУ НАКОПЛЕНИЯ ПИТАТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

В ФАСОЛИ, % (сред. за 2018–2020 гг.)

Варианты	Фазы
	Ветвление			Цветение			Образование фасоли			Образование семян
	N	P 2 O 5	K 2 O	N	P 2 O 5	K 2 O	N	P 2 O 5	K 2 O	N	P 2 O 5	K 2 O
Контроль	1,05	0,79	1,30	0,84	0,44	0,95	2,26	0,85	1,17	3,51	0,74	0,86
10 т. навоз	1,35	1,00	1,70	0,95	0,57	1,07	2,59	1,30	1,44	3,73	0,85	0,96
N 30 P 30 K 30	1,43	1,08	1,82	1,15	0,78	1,25	2,80	1,46	1,56	3,89	0,97	1,01
N 60 P 60 K 30	1,61	1,25	1,92	1,28	0,87	1,35	2,93	1,54	1,65	4,03	1,01	1,07
N 90 P 60 K 60	1,58	1,20	1,86	1,22	0,81	1,34	2,89	1,46	1,65	3,92	0,93	0,94

Наличие накопления калия в растении по вариантам существенно изменяется. Если на контроле средние показатели калия за 3-х лет составляют 0,86%, с применением минеральных удобрений в дозе N 60 P 60 K 30 их показатели составили 1,07%. В целом прирост по отношению к контролю составил 24,4%.

В фазе ветвления и образовании фасоли накопление азота и калия по сравнению с фосфором оказались выше. В фазе цветения количество калия по сравнению с фосфором оказалось в 1,5–2,0 раза выше.

Накопление питательных веществ в растениях зависит от фаз развития, агротехнических мероприятий, обеспеченности почв питательными элементами, почвенноклиматических условий и др. факторов среды [20].

Результаты 3-х летних исследований показали, что в фазе полной спелости фасоли происходит изменения наличия питательных веществ в органах растения. Так, наличие азота в фитомассе (надземной и подземной) составила 0,8–1,1%, калия — 0,32–0,40% и фосфора — 0,16–0,32%.

Количество азота в фасоли и семенах оказалась выше показателей фосфора — 2,26– 4,03% и калия — 0,86–1,65%, в 2,5–3,0 раза, составляя 0,74–1,54%.

Анализы показали, что внесение органических и минеральных удобрений под овощную фасоль значительно увеличили количество накопления питательных элементов в растении. Таким образом можно констатировать, что в фазе ветвления и формировании фасоли, большая доля приходится на азот и калий.

В зависимости от фаз развития происходит постепенное изменение интенсивности накопления питательных веществ и зафиксировано наибольшее накопление в фасоли и семенах азота и калия по сравнению с фосфором. Завесь период вегетации фасоли накопление азота и калия доминируют, а в конце вегетации наблюдается некоторое понижение количества калия. Результаты проведенных исследований показали, что 25–30% накопления питательных веществ приходятся до фазы созревания фасоли, а 70–75% — после образования фасоли и семян.

К фазе цветение растения гороха используют 38–50% N, 32–75% P 2 O 5 , 58–70% K 2 O от максимального количества за вегетацию [21].

Выявлена связь между урожайностью овощной фасоли и семян с накопленными в них биогенными веществами. Проведенная математическая обработка данных позволяет судить о высокой корреляционной зависимости между питательными элементами и урожайностью фасоли и семян: Установлена корреляция между урожайностью фасоли и семян овощной фасоли и количеством накопленных в них биогенных элементов. Согласно результатам трехлетнего исследования, взаимосвязь между урожайностью фасоли и питательными веществами в фасоли была высокой: азот — r=0,967, фосфор — r=0,942 и калий — r=0,949. Зависимость между семенами и питательными веществами соответственно — r=0,943, r=0,888 и r=0,727.

Между содержанием азота в определенные фазы роста в вегетативных частях растений и в урожае установлена коррелятивная зависимость. Это позволяет прогнозировать количество и качество урожая по химическому составу вегетативных органов. Особенно высокая положительная связь между содержанием азота в листьях в конце цветения и урожаем растений установлена на почвах, недостаточно обеспеченных азотом. Так, коэффициент корреляции для пшеницы и ячменя составлял 0,80–0,94, кукурузы — 0,81–0,86, гороха — 0,87, картофеля — 0,79 и т. д. [4].

Вынос питательных веществ растениями из почвы возрастает с увеличением урожая. Однако прямой пропорциональности между величиной урожая и размером выноса основных питательных элементов часто не наблюдается. При большем уровне урожайности затраты питательных веществ на формирование единицы продукции обычно снижаются [8].

На основе проведенных длительных исследований автор указывает на наличие тесной связи между внесенными нормами удобрений с урожайностью озимой пшеницы [22].

Таким образом опираясь на результаты 3-х летних исследований следует заключить, что накопление питательных элементов в растении существенно изменяется по фазам развития растения и имеется тесная корреляционная связь между урожайностью фасоли и семян с наличием питательных веществ.

Выводы

Установлено, что содержание азота в фазе ветвления составило 1,05–1,61%, фосфора — 0,79–1,25% и калия — 1,30–1,92%, в фазе цветения соответственно 0,84–1,28%; 0,44–0,87% и 0,95–1,35%, в период образования фасоли: азот — 2,26–2,93%; фосфор — 0,85–1,54% и калий — 1,17–1,65%, в фазе образования семян соответственно: 3,51–4,03%; 0,74–1,01% и 0,86–1,07%.

Выявлено изменение интенсивности накопления питательных веществ и увеличение количества азота, фосфора и калия в фасоли и семенах.

Выявлено корреляционная зависимость между питательными элементами и урожайности овощной фасоли: азот — r=0,967, фосфор — r=0,942 и калий — r=0,949; между урожайностью семян: азот — r=0,943, фосфор — r=0,888 и калий — r=0,727.