АГРОХИМИЯ, 2015, № 4, с. 74-79
УДК 635.63:581.133.8:632.115
УРОЖАЙ И НАКОПЛЕНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ТЕПЛИЧНОЙ КУЛЬТУРОЙ ОГУРЦА В ЗАВИСИМОСТИ
ОТ ОСВЕЩЕННОСТИ
© 2015 г. Е. Е. Григорай1, Г. Н. Табаленкова2, И. В. Далькэ2, Т. К. Головко2
1ОАО "Пригородный " 167000 Сыктывкар, ул. Тентюковская, 425, Россия 2Институт биологии Коми НЦ УрО РАН 167982 Сыктывкар, ул. Коммунистическая, 28, Россия E-mail: tabalenkova@ib.komisc.ru
Поступила в редакцию 20.10.2014 r.
Исследовали влияние освещенности (120, 190 и 240 мкмоль фотонов/м2/с) на содержание минеральных элементов в листьях и продуктивность огурца гибрида F1 Церес в производственной теплице типа "Агрисовгаз". Улучшение световых условий приводило к значительному увеличению содержания калия и кальция на фоне снижения содержания азота и магния в листьях растений. Установлены закономерности изменения накопления макро- и микроэлементов в зависимости от яруса листьев и возраста растений. Показано, что с повышением освещенности возрастали урожайность огурца на 30% и эффективность использования минеральных элементов для создания хозяйственно полезной биомассы.
Ключевые слова: минеральные элементы питания, урожай, тепличная культура огурца (Cucumis sativus L.), освещенность.
ВВЕДЕНИЕ
Правильное сочетание условий светового и минерального питания является ключевым элементом интенсификации и экологизации технологий тепличного производства, способствует повышению урожайности и качества растительной продукции [1-3]. Решение этих вопросов приобретает особое значение для северных территорий, располагающихся в первой световой зоне, где приход суммарной фотосинтетической активной радиации (ФАР) в зимний период крайне низок [4], а производство овощной продукции без дополнительного освещения невозможно.
Огурец является одной из основных овощных культур, выращиваемых в зимних теплицах. Это растение относится к лианам [5], большинство современных сортов индетерминантны. Это означает, что формирование и рост новых листьев продолжается непрерывно в течение всего цикла культивирования. Огурец довольно требователен к освещенности и минеральному питанию [6, 7]. Несмотря на то, что урожай плодов выносит сравнительно небольшое количество питательных элементов, темпы их потребления растением довольно высоки и коррелируют с динамикой роста всей биомассы [8].
Цель работы - исследование влияния освещенности растений на накопление макро- и микро-
элементов и урожай огурца в зимнем обороте на Севере.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследование проводили на растениях Cucumis sativus L., гибрид F1 Церес (Zeres DVR F1) в осенне-зимнем обороте в 2007-2009 гг. Это голландский сорт, партенокарпический, салатный, включен в Госреестр Российской Федерации для культивирования в теплицах. В качестве субстрата для выращивания рассады использовали минерало-ватные кубики "Delta" 100*100*65 (мм). Растения в возрасте 19-20 сут (фаза 3-4-х настоящих листьев) переносили из рассадного отделения в производственную теплицу "Аг-рисовгаз" и размещали на матах из базальтовой гидрофильной минеральной ваты (марка "Vital" компании "GRODAN"). Плотность размещения составляла 2.5 растений/м2. Растения обеспечивали минеральным питанием (мг/л): N03- - 210, P - 60, S - 61, NH+ - 20, K - 250, Ca - 168, Mg - 21, Fe - 2.5, Mn - 0.8, Zn - 0.33, B - 0.33, Cu - 0.15, Mo - 0.05; рН раствора 6.0-6.2. Концентрацию макро- и микроэлементов в питательном растворе повышали на 5 и 25% при переходе растений к цветению и плодоношению соответственно. Температуру, влажность, концентрацию СО2 в теп-
лицах контролировали климатическим компьютером "Sercom" (Нидерланды). Содержание СО2 в воздухе регулировали автоматически: в фазе вегетативного роста поддерживали на уровне 550, цветения - 750 и плодоношения - 1000 ррт. Для освещения использовали натриевые лампы ДнаЗ-600Вт/ЯЕРЬиХ (Россия). Растения культивировали при 3-х уровнях интенсивности ФАР: 120, 190 и 240 мкмоль фотонов/м2/с (варианты 1, 2 и 3 соответственно).
В первые 3 нед плодоношения на растении сохраняли 24-26 листьев. Позже количество листьев уменьшали до 19-20 шт. По нашим подсчетам, за полный оборот культуры растения огурца формировали ~130 листьев.
Интенсивность ФАР в ценозе на уровне верхнего (1-4-й лист), среднего (8-12-й лист) и нижнего (20-22-й лист) ярусов определяли с помощью логгера LI-1400 и датчика (LI-190 Inc., США). Скорость нетто-поглощения СО2 измеряли с помощью портативной фотосинтетической системы LCPro (ADC BioScientific Ltd., Англия) в самом начале плодоношения (ноябрь) и перед завершением оборота (март).
Наблюдения за ростом и развитием растений проводили в течение всего оборота. Периодически (2-3 раза в течение оборота) рендомизи-рованно отбирали по 5-8 растений каждого варианта, разделяли на органы, фиксировали при 105оС 10-15 мин и досушивали при 70оС. Урожай (кг/м2) учитывали по величине сбора плодов за весь цикл культивирования.
Содержание минеральных элементов определяли в сухом, размолотом материале. Азот определяли с помощью элементного CHNS-O анализатора (ЕА-1110 Италия), микро- и макроэлементы - после минерализации проб по [9] с применением метода оптической эмиссионной спектроскопии с индуктивно связанной плазмой
на приборе "SPECTRO CIROS-CCD". Определения проводили по сертифицированным методикам в аккредитованной экоаналитической лаборатории Института биологии Коми НЦ УрО РАН в двух аналитических и трех биологических повторностях. Результаты обработаны статистически с помощью программы Statistica 10 (Statsoft Inc., США).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Результаты исследования показали, что к началу плодоношения сырая масса одного растения достигала 1.7-1.8 кг. При этом массовая доля листовых пластинок не превышала 25%. На долю черешков листьев и стебля приходилось в среднем 35%, плодов - ~30% биомассы. Нижняя часть стебля с желтеющими листьями составляла не более 10% сырой массы растения. Иную картину представляло распределение сухой биомассы. В сухой биомассе растения доминировали листовые пластинки, их доля достигала 40%. Вклад плодов в общую сухую биомассу менялся в пределах от 10 до 20%. Листовые пластинки отличались высоким содержанием сухого вещества, причем у листьев верхнего яруса этот показатель был в 1.5 раза больше, чем у нижних. Условия освещенности не оказали достоверного влияния на накопление биомассы растений (табл. 1).
Содержание элементов питания в листьях зависело от возраста растений и уровня освещенности ценоза (табл. 2). В начале плодоношения (ноябрь) при высокой интенсивности света достоверно увеличивалось содержание калия и кальция. В варианте 3 содержание калия в биомассе листьев было в 1.7 раза, кальция - почти в 4 раза больше по сравнению с вариантом 1. В то же время с улучшением световых условий заметно
Таблица 1. Влияние освещенности на накопление и распределение биомассы растений огурца в начале плодоношения, г/растение
Вариант Листовые пластинки Черешки Стебли Плоды Опад Целое растение
Сырая масса
1 405±81 309±46 289±52 479±95 256±22 1740±350
2 475±95 311±49 310±59 580±120 192±25 1870±370
3 469±75 267±48 323±68 650±140 163±30 1870±410
Сухая масса
1 39.2±7.8 10.2±1.5 19.1±3.4 18.6±3.7 23.5±2.0 111±22
2 46.8±9.4 9.7±1.5 21.3±4.1 24.3±4.9 24.6±3.2 127±25
3 50.4±8.1 8.2±1.5 32.9±6.9 26.1±5.7 14.6±2.7 132±29
Примечание. Варианты: 1, 2, 3 - 120, 190 и 240 мкмоль фотонов/м2/с соответственно. Нумерация вариантов та же в табл. 2-9.
Таблица 2. Содержание макроэлементов в листьях растений огурца, культивируемых при разной освещенности
Вариант N К Р Са Мм
ноябрь март ноябрь март ноябрь март ноябрь март ноябрь март
мг/г сухой массы
1 46 32 33 29 8 8 23 65 4 8
2 54 31 40 23 9 5 39 59 6 9
3 33 27 54 23 9 6 86 41 2 5
г/растение
1 1.8 1.8 1.3 1.6 0.3 0.5 0.9 3.7 0.2 0.5
2 2.5 2.8 1.9 2.0 0.4 0.4 1.8 5.2 0.3 0.8
3 1.7 3.0 2.7 2.6 0.5 0.7 4.3 4.6 0.1 0.5
Примечание. Стандартное отклонение от средней величины составляло ± 15-20%.
Таблица 3. Содержание микроэлементов в листьях растений огурца, культивируемых при разной освещенности, мг/кг сухой массы
Вариант № гп Бе Мп А1
ноябрь март ноябрь март ноябрь март ноябрь март ноябрь март
1 280 260 40 18 90 190 110 220 13 11
2 370 300 68 19 170 150 160 200 15 9
3 420 140 37 16 100 80 110 160 15 12
Примечание. Стандартное отклонение от средней величины составляло ± 25-30%. То же в табл. 4, 8.
снижалось содержание азота и магния. Наиболее стабильным оставалось содержание фосфора.
Ближе к завершению цикла культивирования (март) во всех вариантах опыта отмечали снижение (в среднем в 1.5-1.7 раза) содержания азота и калия в листьях растений. Тенденция к снижению содержания фосфора отмечена в вариантах 2 и 3, где освещенность была выше, при более низкой освещенности его содержание не изменялось. Содержание магния увеличивалось во всех вариантах. Неоднозначный характер носили изменения содержания кальция: при низкой освещенности его количество в листьях возрастало, при высокой -снижалось.
В зависимости от возраста и условий освещения, в расчете на целое растение, листья аккумулировали от 2 до 3 г азота, 1.3-2.7 г калия и 1-5 г кальция. Накопление фосфора и магния варьировало в пределах 0.3-0.7 и 0.1-0.8 г/растение соответственно.
Листья огурца накапливали в сравнительно больших количествах натрий, железо и марганец (табл. 3). Содержание цинка и алюминия в биомассе листьев было на порядок меньше. С возрастом растений доля микроэлементов, за исключением марганца, снижалась. Наиболее сильно эта тенденция проявлялась для цинка, его содержание в биомассе листьев уменьшилось к концу оборота в 2-3 раза.
Повышение освещенности от 120 до 190 мкмоль/ м2/с (варианты 1 и 2) оказывало положительный эффект на накопление большинства микроэлементов. Однако при более высокой освещенности (вариант 3) содержание микроэлементов в листьях растений было меньше. Содержание алюминия в листьях огурца было сравнительно невысоким, и влияние освещенности на его накопление проявлялось слабо.
Следует отметить, что данные характеризуют содержание макро- и микроэлементов в средн
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.