Содержание к диссертации
Введение
2. Методика и условия проведения исследований 37
2.1 Цель и задачи исследований 37
2.2 Объект исследований 37
2.3 Методика и условия проведения исследований 40
2.3.1 Методика и условия проведения полевых опытов 41
2.3.2 Методика проведения лабораторных исследований 50
2.3.3 Методика проведения опытов по хранению 52
3. Результаты исследований 54
3.1 Агрохимическая характеристика и биохимическая активность аллювиальной луговой почвы при длительном применении минеральных удобрений в овощекормовом севообороте 54
3.2 Рост и развитие растений свеклы столовой в зависимости от фона питания и обработки их регуляторами роста 61
3.3 Вынос и потребление столовой свеклой элементов питания в зависимости от условий минерального питания 67
3.4 Урожайность свеклы столовой при применении различных удобрений и регуляторов роста 73
3.4.1 Минеральные удобрения 73
3.4.2 Органические и органоминеральные удобрения 77
3.4.3. Регуляторы роста 80
3.5 Влияние минеральных, органических удобрений и регуляторов роста на сохраняемость свёклы столовой 82
3.5.1 Виды, дозы и соотношения минеральных удобрений 82
3.5.2 Органические удобрения 85
3.5.3 Регуляторы роста 86
3.6 Качество и ферментативная активность свеклы столовой в зависимости от фона питания и обработки растений регуляторами роста 89
3.6.1 Качество свёклы при применении минеральных удобрений и влияние его на сохраняемость продукции 89
3.6.2 Качество свёклы столовой при применении регуляторов роста 94
3.6.3 Активность гидролитических ферментов свёклы столовой 95
3.6.4 Антиоксидантная активность 101
3.7 Экономическая и энергетическая эффективность применения удобрений и регуляторов роста при выращивании свеклы столовой 106
Выводы 114
Рекомендации производству 117
Список использованной литературы 118
Приложения 135
- Методика и условия проведения полевых опытов
- Рост и развитие растений свеклы столовой в зависимости от фона питания и обработки их регуляторами роста
- Виды, дозы и соотношения минеральных удобрений
- Качество свёклы при применении минеральных удобрений и влияние его на сохраняемость продукции
Введение к работе
Овощеводство — одна из самых капитало - и трудоемких отраслей сельского хозяйства, но имеет большое значение в обеспечении населения свежими овощами богатыми витаминами, минеральными солями, ферментами и биологически активными веществами.
Во всем мире в 2000 году производилось 661,1 млн. т овощей, на каждого жителя земли приходилось почти по ПО кг в год. Лидер мирового их производства - Китай — 278,3 млн. т (42%). В этой стране в год на одного человека приходится 217 кг овощей. В России производят 13,1 млн. т овощей. На одного человека приходится 90 кг овощей при медицинской норме 121 кг в год. То есть необходимо на 30% увеличить производство овощей и обеспечить круглогодичное снабжение населения дешевой и качественной продукцией (С.С. Литвинов 2003).
Свёкла столовая - одна из ведущих ценных продовольственных культур открытого грунта, занимающая 10% в структуре посевных площадей под овощными. В бывшем СССР столовая свёкла занимала более 6% всей посевной площади овощных культур, а выход её продукции благодаря высокой урожайности составлял около 8% валового производства овощей (Борисов В.А., Ванеян С.С, Ермаков Н.Ф., Егоров С.С, 1991). В результате экономических реформ в нашей стране за последние десятилетия в сельскохозяйственном комплексе втрое снизились площади под овощами, в сельхозпредприятиях несколько снизилась и урожайность основных культур. Это коснулось и производства столовой свёклы, урожайность которой в среднем по стране едва достигает 21-25 т/га (Романюк А.Н., 2000).
В условиях несовершенных технологий и несбалансированного питания растений корнеплоды свёклы столовой часто перерастают, в них резко снижается содержание сухого вещества, Сахаров, бетанина, возрастает содержание нитратов, увеличивается поражение растений болезнями и вредителями.
Увеличение объёма производства овощей может быть достигнуто путём
интенсификации овощеводства, направленной на повышение урожайности, в первую очередь за счет усовершенствования элементов технологии их возделывания. Среди факторов, оказывающих влияние на урожайность столовых корнеплодов, заметную роль играют удобрения. По данным А.И. Пупонина и А.В. Захаренко (1995), И.И. Леунова (1998) доля влияния удобрений на формирование урожая составляет 27,9-43,4% уступая только влиянию метеорологических условий. Оценивая эффект от применения удобрений, нельзя не отметить их влияние на биохимические показатели качества: содержание органических соединений - сухого вещества, углеводов, бетанина, нитратного азота, определяющих пищевую ценность корнеплодов, их органолептические свойства, лежкоспособность (Толстоусов В.П., 1974).
Одной из возможностей интенсификации овощеводства является применение физиологически активных веществ в период вегетации. При попадании в растительный организм они активизируют процессы синтеза, усиливают рост и ускоряют развитие растений (Деева В.П., 1995). Как следствие, растения быстрее накапливают биомассу, в результате чего повышается урожайность и качество корнеплодов.
Поиск и применение новых эффективных регуляторов роста в сельском хозяйстве активно ведётся с конца пятидесятых годов и не только с целью повышения продуктивности, но и устойчивости растений к неблагоприятным условиям произрастания, стимуляции плодо- и корнеобразования, созревания, улучшения биохимического состава, качества, сохраняемости урожая и т.д. Несмотря на широкие исследования в этой области, пока еще недостаточно рекомендаций по применению разрешенных в нашей стране препаратов на овощных культурах, список которых едва достигает трёх десятков, а на столовых корнеплодах только пять (Романюк А.Н., 2000).
В условиях резкого сокращения объемов применения традиционных органических удобрений - навоза, птичьего помета и др. важное значение приобретают новые виды, прежде всего компосты, производимые методом ускоренной аэробной биоферментации органического сырья в виде смесей
навоза или помета с торфом, опилками и т.п., получившие название биокомпосты.
Основная тенденция в приготовлении и применении биокомпостов заключается в повышении их качественных характеристик по отношению к традиционным органическим удобрениям, улучшении физических и агрохимических свойств, снижение доз внесения, а также в их положительном воздействии на плодородие почв и продуктивность выращиваемых культур. При оптимизации доз биокомпосты в агросистемах выполняют также фитосанитарную и экологическую роль, обеспечивая выход чистой продукции.
В связи с вышеизложенным, вопросы совершенствования технологии возделывания столовой свеклы, в которой применение различных систем удобрения и регуляторов роста является агроприемами повышения эффективности ее производства, являются актуальными и требуют решения.
На защиту выносятся следующие основные положения:
эффективность применения минеральных удобрений под свеклу столовую в 6-й ротации овощекормового севооборота на аллювиально-луговой почве;
перспективные регуляторы роста и биокомпосты для повышения урожайности, качества и лежкоспособности свеклы столовой;
диагностика сохраняемости и болезнеустойчивости корнеплодов по показателям качества и активности гидролитических ферментов свеклы столовой в период уборки.
1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1 Биологические особенности возделывания столовой свеклы
Свекла столовая {Beta vulgaris L. var. conditiva Alef.) - близкая родственница листовой, кормовой и сахарной свеклы. Считают, что все культурные формы произошли от дикого вида свеклы, которая до сих пор встречается в Средиземноморье, на Балканах, в Крыму и Закавказье. Листовые формы свеклы возделывали еще в древности, лишь со II века начали выращивать корнеплодные формы. Причем наиболее популярным был ее желтый вид. Красную свеклу начали выращивать в Европе в ХП-ХШ веках. В это же время она распространилась в России, быстро завоевала там популярность и в XVII веке была уже одной из основных овощных культур. Свое значение эта культура не утратила и сегодня. В России ее выращивают повсеместно, но больше всего в Центральном и Уральском регионах (Пивоваров В.Ф., 2006).
В первый год жизни свекла образует розетку листьев и сочные мясистые корнеплоды, во второй - цветоносные побеги и семена. Листья растения мясистые, сочные, длинночерешковые, довольно крупные, очередные, треугольной формы, красноватые (от пигмента антоциана). Корнеплоды различные по форме (плоские, цилиндрические, конические, округлые), окраска их от красной до черно-фиолетовой, мякоть - от белой до темно-фиолетовой с различной степенью кольцеватости. Встречаются сорта с желтыми и белыми корнеплодами, но в нашей стране их практически не выращивают (Рабунец Н.А., 1981).
На второй год из корнеплодов вырастают цветоносные побеги высотой около 1 м. Цветки обоеполые, мелкие, пятичленные, зеленоватые, с сильным запахом, одиночные или собранные по два-четыре в мутовки. Свекла -перекрестноопыляющееся, ветроопыляемое растение. Семена округлые, гладкие, собраны в клубочки (соплодия) по нескольку штук - от 1 до 7. Оболочка семян твердая, трудно пропускает воду.
Свекла столовая является сравнительно холодостойким растением. Ее семена начинают прорастать при температуре 5С, но появление всходов при этом затягивается до 3 недель. С повышением температуры процесс прорастания семян активизируется. При 10С он проходит за 10 дней (при этом отмечается наибольшая всхожесть семян), при 15С — за 6-7 дней, при 20-25С -за 4-5 дней. Всходы гибнут при легких заморозках и отрицательно реагируют на длительное весеннее похолодание, которое приводит к усилению цветушности, хотя имеются сорта, такие как Холодостойкая 19, и ряд других, устойчивых к цветушности (Буренин В.И, Адигезалов И.И., Васильев Ю.В., 1988). Листья свеклы повреждаются при температуре около -6С, взрослые растения перед уборкой легко переносят заморозки до -2-4С. Убранные и неукрытые корнеплоды поражаются при -2С и становятся непригодными для длительного хранения. Рост растения начинается при температуре 6-8С, но протекает медленно. Наклюнувшиеся семена продолжают рост и при температуре 2-3С. Наиболее интенсивное нарастание зеленой массы отмечается при температуре 21-30С, однако новых листьев при этом образуется мало, а сами растения вытягиваются. Оптимальная температура, для получения высокого урожая свеклы колеблется от 15 до 23С. Высокие урожаи столовой свеклы могут быть получены в довольно широких пределах колебаний температуры по сравнению с оптимальной.
Свекла столовая требовательна к влажности почвы, но потребность в ней неодинакова в различные периоды вегетации. Повышенные требования к влажности почвы она предъявляет в период прорастания семян и начала развития корневой системы, затем - в июле-августе при максимальном нарастании листовой поверхности. При достаточном развитии корневой системы, столовая свекла может переносить кратковременную засуху. Но свекла болезненно реагирует на переувлажнение почвы, которое характерно для пониженных пойменных участков (Винник Т.Е., 1992).
Транспирационный коэффициент (единиц воды, необходимых для создания единицы сухого вещества) столовой свеклы составляет 300-400, хотя
при благоприятных условиях он может снижаться до 130, что позволяет отнести растения свеклы к группе относительно засухоустойчивых культур. На величину транспирационного коэффициента влияет влажность и температура воздуха, плодородие почвы и ряд других агротехнических факторов. Все условия, способствующие росту растений и накоплению сухого вещества, снижают транспирационный коэффициент и повышают продуктивность растений.
Коэффициент водопотребления (расход воды на единицу урожая) составляет 60-90 единиц. Особенно велик расход воды растениями в июле-августе, когда растения имеют сильно развитую розетку листьев, а сухость и температура воздуха повышаются.
Опытные данные показывают, что в районах достаточного увлажнения, рост сеянцев на начальном этапе развития был более быстрым на участках с влажностью около 50% НВ, чем при влажности 34% НВ. В районах с недостаточным увлажнением почвы поливы, при норме 80 мм осадков, урожай корнеплодов увеличивался вдвое. Некоторые сорта столовой свеклы способны переносить временный избыток влаги в почве.
По мнению С.С. Ванеяна (1985) наиболее оптимальной влажностью почвы на начальном этапе роста является 70%, в фазу формирования корнеплода - 80% и к уборке - 70% НВ.
Столовая свекла требовательна к плодородию почвы. Лучшими для нее являются богатые органическим веществом дерново-подзолистые и черноземные почвы с глубоким пахотным горизонтом (Красочкин В.Т., 1955; Дворников В.П., Цуркан А.В., Габер И.В., 1986). На образование 50-70 т/га корнеплодов растения столовой свёклы потребляют 300-800 кг/га азота, 80-100 фосфора и 400-800 кг/га калия, что и обуславливает очень сильную отзывчивость этой культуры на применение удобрений, особенно азотных и калийных (Велик В. Ф., 1991). При этом отмечалось, что при правильном подборе сортов и агротехники, свекла может давать высокие урожаи на почвах любого механического состава.
В течение вегетации свекла растет неравномерно. В начальный период лучше развивается надземная часть растения. В начале августа 70% массы растения составляют листья. Корнеплод начинает набирать массу лишь после сформирования листового аппарата. В начале корнеплод растет в длину, а позднее - в ширину (Еременко Л.Л, 1975). Более половины урожая свеклы формируется к середине августа. Последующие 30 дней прибавка составляет 40-49% (Еременко Л.Л, Гринберг Е.Г, 1977).
На песчаных почвах высокие урожаи столовой свеклы можно получить при условии хорошей влагообеспеченности и внесения больших доз минеральных и органических удобрений. Избыток влаги угнетает рост и снижает урожай, поэтому на почвах, склонных к заболачиванию, ее культура ненадежна. Свекла лучше всего по сравнению с другими овощными культурами, переносит повышенную концентрацию растворимых солей в почве, имеет наиболее мощную корневую систему, достигающую трёхметровой глубины, хорошо отзывается на применение минеральных удобрений и извести (Эдельштейн В.И., 1962; Журбицкий З.И., 1963) и более чем другие овощные растения приспособлена к почвам с повышенной засоленностью (Романцова А.А., Машьянова Г.К., 1977). Крайне отрицательно на рост и развитие столовой свеклы влияет кислая реакция почвенного раствора (Сокол П.Ф., 1978;. Авдонин Н.С, Кочубей И.В., 1978; Колтунов В.А., Чепурной Н.И, 1989 и др.). Оптимальным значением рН для нее, в зависимости от типа почвы и обеспеченности элементами питания, является 6,0-7,0. При рН равном 5,0 сильно снижается урожайность и устойчивость растений к различным заболеваниям. В этом случае характерно массовое поражение молодых всходов корнеедом, замедленный их рост и сильная антоциановая окраска. По данным многих авторов (Красочкин В.Т., 1960, Гринберг Е.Г., 1977 и др.), свекла является одной из наиболее солеустойчивых культурных растений, а среди овощных культур занимает первое место.
Всероссийским научно-исследовательским институтом овощеводства (С.С. Литвинов, В.А. Борисов. 1998) рекомендуются для возделывания
столовой свеклы суглинистые почвы (от легкого до тяжелого суглинка), с мощностью гумусового горизонта не менее 35-40 см, уровнем грунтовых вод не выше 1,0-1,2 м от поверхности почвы со следующей агрохимической характеристикой: рН солевой вытяжки - 6,5-7,5; насыщенность основаниями -не менее 90%; содержание гумуса - не менее 2,5-3,0%; содержание подвижного фосфора — не менее 15-20 и обменного калия - не менее 15 мг/ЮОг; содержание водорастворимых солей - не выше 0,3%.
Столовая свекла особо требовательна к чередованию культур в севообороте. Возвращать ее на прежнее место возделывания можно через 3-4 года. В.А. Борисов, С.С. Ванеян, Н.Ф.Ермаков, С.С. Егоров (1991) отмечали, что в качестве наиболее оптимальных предшественников для столовой свеклы в условиях Нечерноземной зоны могут служить белокочанная ранняя и цветная капусты, морковь, пасленовые, тыквенные, зеленные и бобовые овощные культуры, однолетние травы, удовлетворительными предшественниками являются поздняя капуста, лук, петрушка. С.С. Литвинов (1992) предлагал в качестве предшественников для этой культуры огурец, зеленные, лук, чистый пар. Менее пригодны корнеплодные культуры (репа, брюква), так они имеют общих вредителей. Из-за высокого выноса элементов питания столовая свекла не может служить хорошим предшественником для большинства овощных культур.
1.2. Потребность свёклы столовой в элементах питания
Повышение эффективности использования удобрений в большой мере зависит от знания теоретических основ минерального питания. Основные положения применения удобрений под сельскохозяйственные культуры были сформулированы в трудах К. А. Тимирязева, Д.Н. Прянишникова, Д.И. Менделеева, З.И. Журбицкого, В.П. Мосолова, В.Д. Панникова, Н.С. Авдонина и других исследователей.
В овощеводстве проблемы питания растений освещены в работах ряда авторов (Журбицкий З.И.,1963; Авдонин Н.С, 1972, 1977; Борисов В.А., 1978,
1991; Жуков Ю.П., Солнцева Л.И., 1985; Вендило Г.Г.и др. 1986).
Как известно, свекла - высокоурожайное корнеплодное растение, справедливо считающееся культурой интенсивного типа. В Московской области получены рекордные урожаи 1020-1050 ц/га (Гайлитис М.Л., Налетов Б.Г., 1976). Получение таких урожаев немыслимо без применения удобрений. Свёкла потребляет питательных веществ значительно больше, чем остальные культуры. Наибольшее количество их она потребляет в период интенсивного роста листьев и начала образования корнеплода. В этот период особое значение приобретает обеспечение растения питательными элементами. В условиях Нечерноземной зоны к концу июля растения свеклы потребляют 68% азота, 58% фосфора, 50% - калия от общего потребления (Борисов В.А., 1978). В период созревания корнеплодов в них поступают питательные вещества из листьев, потребление питательных элементов снижается (Красочкин В.Т., 1960, ШиянП.Н., 1980).
Свекла столовая в процессе роста формирует большой объем биомассы, что обуславливает ее повышенную потребность в элементах питания, и легко переносит повышенную концентрацию почвенного раствора. На создание 100 ц корнеплодов, эта культура потребляет 27,0 кг азота, 15,3 кг фосфора (Р2О5) и 43,0 кг калия (К20) при этом соотношение между ними составляет 31,6:17,9:50,5 (Журбицкий З.И., 1963). Высокая концентрация питательных веществ, безвредная для растений, уменьшает расход энергии на процесс питания, что способствует хорошим условиям роста и развития растений столовой свеклы, а также подавлению ими появляющихся всходов сорняков, сокращается необходимость использования гербицидов (Вахромеев Ю.И., Главацкий Б.А., Овчинникова Н.Г. 1990; Гракаускас С.А, 1990; Мокриевич Г.Л., Абашкин В.Н., 2000).
По сообщению Ю.И. Вахромеева, Б.А. Главацкого и Н.Г. Овчинниковой (1990) на дерново-подзолистых суглинистых почвах передвижение аммонийного азота и калия от центра очага в горизонтальном и вертикальном направлениях не превышает 6-7 см. Нитратный азот распространяется по всему
пахотному горизонту. Радиус зоны повышенного содержания фосфора (до 300 мг/100 г почвы) составляет 2-3 см. Различная подвижность элементов питания при локализации удобрений приводит к изменению в соотношении между ними. Вследствие меньшей подвижности в очаге преобладает фосфор, а в прилегающей к нему зоне - азот и калий (Вильдфлуш И.Р., 1996).
Потребность столовой свеклы по фазам развития следующая: при прорастании семян проявляются повышенные требования к обеспечению фосфором, в фазу формирования листового аппарата -азотом и при формировании корнеплода — калием.
Особенно хорошо свёкла реагирует на внесение азотных удобрений, значительно повышая урожай.
Азот является важным элементом роста. Он входит в состав белков (16-18%), хлорофилла, нуклеиновых кислот, ряда фосфатидов. Интенсивность фотосинтеза и активность различных ферментов обусловливаются присутствием в растительной клетке достаточного количества азота. При недостатке азота листья становятся бледно-зелеными, растения отстают в росте (Глунцов Н.М., Штефан В.К., 1975; Дукаревич Т.И., 1990; Русанов Б.Г., 2002).
В европейских странах интенсивно используют азотные удобрения, применение высоких доз стало обычной практикой, их считают важным фактором увеличения урожайности овощных культур (Хвощева Б.Г., 1977; ВендилоГ.Г., 1988).
Свекла столовая требует повышенных доз минеральных удобрений. На всех типах почв эта культура проявляет отзывчивость на азотные удобрения. По данным Л.И. Кораблевой (1969), прибавка урожая свеклы при внесении N120P 120*450 составляла к контролю 240% на дерново-пылевато-песчаной слоистой почве; 34 и 26% соответственно на луговых тяжелосуглинистых почвах центральной и притеррасной поймы р. Оки. На тех же почвах Т.И. Рындина (1971) при внесении N90P30K90 в среднем за 2 года при урожае на контроле 350 ц/га получила прибавку в 73 ц/га. При этом автор отмечает самую высокую отзывчивость свеклы на азотные удобрения и математически
недостоверные - на фосфорные. В опытах B.C. Новикова (1978) на луговых почвах урожайность свёклы на варианте с внесением Ni20P6oKi8o превосходила на 21% урожайность без удобрения (32,5 т/га). Высокая эффективность внесения азотных удобрений под эту культуру была отмечена и на других типах почв.
Применение в Белоруссии внекорневых подкормок жидкими удобрениями приготовленными на основе жидких высококонцентрированных азотных удобрений КАС (28-32% N) с включением в него водорастворимых элементов (фосфора, калия и микроэлементов в хелатной форме) существенно повышают продуктивность столовой свеклы (Воробьева, Т. А, 2005).
Под эту культуру на планируемую урожайность 500 ц/га на дерново-подзолистых почвах рекомендуется вносить азотные удобрения в дозах от 60 до 140 кг д.в./га, фосфорные от 50 до 100 кг д.в/га и калийные - от 90 до 170 кг д.в./га; на пойменных - от 70 до 140 кг д.в./га азотных, от 60 до 100 кг д.в./га фосфорных и от ПО до 210 кг д.в./га калийных удобрений. Повышенных доз калийных удобрений столовая свекла требует при выращивании ее на торфяных почвах, где они составляют от 140 до 220 кг д.в./га. Дозы азотных и фосфорных удобрений при этом составляют от 40 до 80 и от 70 до 120 кг д.в./га соответственно. Столовая свекла хорошо отзывается на внесение под предшественник органических удобрений (Вендило Г.Г. и др., 1986).
В современных технологиях для получения высоких урожаев овощных культур в почву вносят основное удобрение. При этом эффективно внесение гранулированного суперфосфата в рядки при посеве. Так, исследования В.А Борисова и др., (1983) показали, что рядковое внесение суперфосфата на 4-6 дней ускоряло появление массовых всходов, на 23% увеличивало густоту стояния растений, обеспечивало повышение урожайности корнеплодов столовой свеклы на 26%. То же самое отмечают Р.Т. Вильдфлуш и Е.Г. Сиротин (1968) на сахарной и кормовой свекле. Имеются данные о том, что в зависимости от дозы фосфорного удобрения повышенное содержание подвижного фосфора в месте расположения ленты сохраняется до трех лет. При
этом примерно 90% фосфорного удобрения обнаруживалось на удалении до 5 см от точки внесения (Zezkoune М.А., Sander С.А., 1993). По данным Эстонского НИИ земледелия 1 кг азота (при норме 90 кг/га), внесенный под столовую свеклу, окупается 103 кг продукции (Буренин В.И. и др., 1988). Однако одной из основных задач рационального земледелия является регуляция круговорота элементов питания в агросистемах и оптимизация минерального режима почв. Она должна базироваться на познании процессов трансформации элементов в почве, поступления их в растение согласно их потребностям для построения экологически безопасного качества (Соколов О.А. и др., 1995). Немного в другом ракурсе стоит эта проблема на некоторых фермах в Америке. Почвы многих хозяйств перенасыщены запасами калия и фосфора (Peck N.H, MacDonald G.E., 1981). Встает проблема получения максимальной отдачи вносимых и содержащихся в почве удобрений. Поэтому к применению минеральных удобрений стоит относиться обдуманно и искать более рациональные и эффективные пути решения этой проблемы.
Одновременное внесение полной дозы минеральных удобрений под столовые корнеплоды часто бывает экономически неоправданно. Поскольку основная потребность столовой свеклы в фосфоре отмечается на начальном этапе роста (Петрова М.С., 1968; Переднєє В.П., 1976; Красочкин В.Т., 1952), при высокой обеспеченности почвы этим элементом наиболее эффективно предпосевное рядковое внесение фосфорных удобрений в дозе 10 кг д.в. на га (Борисов В.А., 1978). Результаты опытов свидетельствуют о том, что при ленточном внесении азот лучше и быстрее поглощается растениями, повышается коэффициент их использования. Поглощение азота идет более равномерно, преимущественная часть его усваивается в июне-июле (Walch Н., 1992).
1.3. Удобрение, качество и лёжкость корнеплодов свеклы
Помимо влияния на урожайность, многие авторы отмечают значительное влияние внесения различных удобрений на биохимические и товарные
показатели качества корнеплодов свёклы, а также их сохраняемость. Несмотря на биологические различия моркови и свеклы, влияние тех или иных удобрений оказывает на них аналогичное физиологическое влияние и зависит от типов почв, их окультуренности и обеспеченности подвижными формами питательных элементов (Толстоусов В.П., 1974).
Влиянию условий питания на величину урожая овощей, его качество, биохимический состав посвящен ряд работ Д.Н. Прянишникова (1952), Г.Г. Вендило (1990), Л.Н. Езепчука (1992), Michalic Н. (1986), Subhan (1987), Evers A.M. (1988), Michalic К, Umiecka L. (1988), Snoek N.J.e.a. (1988), Neilsen C.H., Neilsen D., Houge E.J. (1996). Многочисленные исследования позволили установить зависимость биохимического состава корнеплодов от доз, видов применяемых удобрений, а также сроков и способов их внесения. Так, по данным В.С Новикова (1978) при выращивании столовой свеклы на аллювиальной луговой почве, с увеличением доз азотных удобрений от дозы N60 и выше идет снижение содержания сухого вещества, с увеличением дозы до N120 - Сахаров в корнеплодах столовой свеклы. Интенсивное поступление азота в период созревания ведёт к нерациональному расходу углеводов на синтез белковых соединений, что, в свою очередь обуславливает снижение содержания Сахаров, сухой массы и витамина С (Mokreska Е., 1991). Это объясняется тем, что при повышенном азотном питании идет интенсивный рост всего растения, сопровождающийся усилением всасывающей способности корневой системы. Это вызывает увеличение поступления воды в растения и ее удерживанию, благодаря большому содержанию белков и их высокой гидрофильности. В результате этого, при одновременном росте растения идет биологическое разбавление Сахаров.
Азотные удобрения, как правило, повышают содержание общего азота в вегетативной и продуктовой части урожая, но избыток азота увеличивает небелковые формы азотистых веществ (Tucker R.L., Drew К., Word СМ., Rutherford P.P., 1980; Chessin D.A., Hiks J.R., 1988; Bottcher H., 1999; Ярван М.Э. 1974; Борисов В. А. и др., 2003).
Под влиянием минеральных удобрений отмечалось снижение содержания аскорбиновой кислоты, хотя И.К. Мурри (1948) и А.А. Анисимов (1959) отмечали положительное влияние азотного питания на синтез аскорбиновой кислоты. По данным A.M. Алексеевой и Г.И. Захаровой (1984), Г.Г. Вендило, Т.Г. Шабуниной (1989) на черноземных почвах, наибольшее накопление Сахаров и витамина С в столовой свекле происходило при дозах азотных удобрений N6o-9o- Снижение содержания сухого вещества при увеличении доз азота свыше 90 кг д.в. на га отмечалось на дерново-подзолистых почвах (Переднєє В.П., Степуро М.Ф., 1982).
Методика и условия проведения полевых опытов
Научные исследования по теме диссертации проводили в 2004-2007 г.г. на базе 6-й ротации овощекормового севооборота многолетнего стационарного опыта отдела земледелия и агрохимии ВНИИ овощеводства по изучению минеральной системы удобрения на аллювиальной луговой почве Стационарный опыт с минеральными удобрениями заложен в 1975-77г.г. в 4-кратной повторносте, площадь опытного поля 0,70 га, размещение повторностей систематическое. Площадь опытных делянок по вариантам с минеральными удобрениями составляет 5,6 х 11,8 = 66,1 м , при изучении биокомпостов и стимуляторов роста 5,6 х 2,8=15,7 м . Площадь учетных делянок по фонам удобрений 4,29 х 6,3 = 27,03 м , биокомпостов и стимуляторов роста 4,29 х 2,1 = 9,01 м .
Агротехника общепринятая для Центральных районов Нечерноземной зоны. Основная обработка - зяблевая вспашка на глубину 25 см после уборки предшественника. Весной закрытие влаги и весновспашка на глубину 18-20 см. Под перепашку вручную вносили минеральные удобрения согласно схеме опыта. Перед посевом поле культивировали с одновременным боронованием. Посев свёклы столовой сорта Мулатка проводили из расчета 400-500 тыс. всхожих семян на 1га (лабораторная всхожесть - 70%, масса 1000 семян - 32г) (МТЗ-80+СО-4.2). Уход за растениями включал две междурядных обработки культиватором КРН-4,2. Первую культивацию проводили в первой декаде июля, вторую с окучиванием - во второй декаде августа. Для борьбы с сорной растительностью после посева вносили почвенный гербицид - Голтикс 4 кг/га (МТЗ-80+ОП2000) по препарату. Уборку урожая проводили вручную в оптимальные для данного региона сроки — во второй декаде сентября. Отбор стандартной продукции для проведения биохимических анализов и закладки корнеплодов на хранение осуществляли по внешним признакам в соответствии с требованиями ГОСТ 1722-85 «Свёкла столовая свежая 4. Силк - 40 мл/га 5. Циркон — 10 мл/га 6. Эпин — 200 мл/га 7. Гумистар — 2 л/га
Влажность почвы - термостатно-весовым методом. Почвенные образцы брали по слоям через 10 см на глубину до 1 м в начале и в конце вегетации, а также в конце каждого месяца. После выпадения осадков более 10 мм, до и после полива, а также в конце каждой декады, почвенные образцы брали на глубину до 60 см. Повторность взятия образцов трехкратная. Все наблюдения проводили на второй повторности полевых опытов. Фенологические наблюдения и биометрию проводили в начале вегетации, в фазу начала образования корнеплодов и перед уборкой согласно "Методике полевого опыта в овощеводстве и бахчеводстве" (под ред. В.Ф. Велика, 1992) Площадь листьев определяли и рассчитывали по Н.Ф. Коняеву:
По природно-мелиоративному районированию место исследований относится к южной лесной зоне европейской провинции центральной части Русской равнины. Место исследований входит во влажную зону.
Климат умеренно-континентальный, со среднемноголетним количеством осадков 582 мм, в т.ч. в зимний период 174 мм, в летний (апрель-октябрь) - 408 мм. Среднегодовая температура воздуха 2,8С, средняя температура вегетационного периода 11,6С, сумма активных температур (более 10С) -2075, сумма эффективных температур (более 5С) - 2390. Период со среднесуточной температурой больше 0С составляет 212-214 дней. Холодный период со среднесуточной температурой меньше 0С составляет 151-153 дня.
Годовой приход суммарной радиации - 52,5 кал/см . Максимум солнечной радиации приходится на июнь-июль (10 кал/см ), минимум - на январь (0,3 кал/см2). Сумма часов солнечного сияния за год составляет 1574. Устойчивый снежный покров образуется 12 ноября и сходит 12 апреля. Продолжительность периода с устойчивым снежным покровом 140-145 дней. Максимальная высота снежного покрова в марте 40-45 см. Глубина промерзания почвы 130-140 см. Оттаивание почвы и переход её в среднепластичное состояние происходит 20-25 апреля.
В годы проведения наших исследований погодные условия существенно различались. В 2004 году среднесуточная температура воздуха за вегетационный период превышала среднемноголетнее значение на 2,7С (рис. 1). Наиболее жаркими были июль и август месяц, средняя температура воздуха составила 20,1 и 19,7С соответственно, что превышало среднемноголетнее значение на 2,5 и 3,9С (рис. 3).
В 2004 году начало лета было дождливым, с августа начался засушливый период, который продлился до конца вегетации. За вегетацию выпало 200,4 мм осадков, что меньше среднемноголетнего значения за этот период на 64,6 мм. В первой декаде июня выпало 31,5 мм (150% от среднемноголетней нормы), это обеспечило хорошую приживаемость рассады, за июль выпало 93,3 мм (116,6 %). Наименьшее количество осадков выпало за осенний период - 26,6 мм при среднегодовой норме 70 мм.
Относительная влажность воздуха в начале вегетационного периода была выше среднемноголетней на 6,7 %. В течение вегетации она не опускалась ниже 67,3 % (1 декада августа) и являлась оптимальной для роста и развития капусты. Погодные условия 2005 г. были благоприятными (умеренно влажная, теплая): количество осадков за вегетацию 214мм или 90,3% от многолетнего, а средняя температура воздуха за вегетацию была на 3,0С (рис. 4).
Температура мая 2005 г. была намного выше среднемноголетних. Благодаря также и более повышенной в сравнении со среднемноголетней суммой осадков удалось получить своевременные всходы растений свеклы и моркови. Сумма июньских осадков была в 2 раза выше среднемноголетней нормы, июльских — на уровне среднемноголетних. В период наибольшего потребления влаги и накопления массы урожая овощными растениями (капуста, свекла, морковь) - в августе месяце - сумма осадков была на катастрофически низком уровне - почти в три раза ниже среднемноголетней нормы (28,5 мм против 70 мм). В сентябре положение с осадками было ещё хуже: количество осадков было в 6 раз ниже среднемноголетних показателей (9,4 мм против 55 мм). Недостаток природных осадков отрицательно сказался на качестве и величине урожая свеклы.
Рост и развитие растений свеклы столовой в зависимости от фона питания и обработки их регуляторами роста
Результаты проведенных в период уборки биометрических измерений (табл. 8) подтвердили, что внесение минеральных удобрений способствует лучшему росту и развитию растений свеклы столовой, что выражалось количественным превышением всех изучаемых показателей опытных вариантов по сравнению с контролем.
На контрольном фоне без удобрений растения отставали в росте, имели меньшую общую массу растений, массу и площадь листьев, меньшие размеры корнеплода по его диаметру и длине. Различные виды удобрений и их дозы в разной степени влияли на развитие растений. Больше всего увеличению высоты растений и нарастанию общей массы способствовали азотные удобрения. При последовательном увеличении их доз от 90 до 150 и 210 кг/га д.в. на фоне РбоКі50 высота растений увеличивалась с 58,7 до 70,8 см. Соответственно повышалась общая масса растения от 455 до 685,9 г за счет увеличения массы, как листьев, так и корнеплода. На варианте внесения максимальной дозы удобрений 210 кг/га д.в. средние размеры корнеплода по длине и диаметру превосходили все другие опытные образцы. Коэффициентом хозяйственной эффективности культуры является отношение массы продуктового органа, в данном случае корнеплода, к массе всего растения. Очевидно, что с повышением доз азотных удобрений этот коэффициент увеличивался за счет опережающего нарастания массы листьев. При внесении различных доз фосфорных удобрений на фоне N90K150 наибольший эффект с увеличением общей массы растения и массы корнеплода оказывала доза 120 кг/га д.в. - 620,2 г и 387 г соответственно. Величина отношения массы корнеплода к общей массе растения на вариантах с разными дозами фосфорных удобрений соответственно повышалась.
С увеличением доз калийных удобрений размерные показатели корнеплодов свеклы несколько увеличивались, повышалась и их масса. При внесении калийных удобрений величина соотношения массы корнеплода к общей массе растения была выше за счет нарастания массы продуктового органа. Таблица 8 - Биометрические показатели растений свёклы столовой при применении минеральных удобрений, среднее за 2004-2006 гг.
Из данных таблицы следует, что биометрические показатели как самого растения свеклы, так и продуктовой его части - корнеплода находятся в сильной положительной корреляционной связи с дозами азотных удобрений. Высота растения, площадь и масса листьев, а также диаметр, масса корнеплода и общая масса растения находятся в большей корреляционной зависимости от доз калийных удобрений, чем фосфорных.
Величина отношения массы корнеплода к общей массе растения отрицательно коррелирует с дозами азота и фосфора и положительно - калия, способствующего нарастанию массы корнеплода.
При внесении двойной дозы полного минерального удобрения величина всех биометрических показателей свеклы столовой превышала контрольные данные. Отношение массы корнеплода к общей массе растения была выше величины по расчетной дозе NPK (0,64 - 0,57 соответственно).
Отношение массы корнеплода к массе растения обусловливается, прежде всего, сортовыми особенностями, но под действием внешних факторов, таких как метеорологические условия вегетации и технология выращивания могут происходить колебания в значительных пределах. В 2004 году дождливое и пасмурное начало лета тормозило рост листовой поверхности растений свёклы. При сравнительно одинаковом числе листьев площадь листовой поверхности одного растения в 2004 году была ниже, чем в 2005 и 2006 годах.
При рассмотрении биометрических данных свёклы столовой с применением регуляторов роста видно, что на контрольном варианте растения отстают в росте, имеют меньшую массу листьев и площадь листовой поверхности. Масса корнеплода также значительно ниже опытных вариантов.
Действие испытываемых регуляторов роста на рост и развитие растений свёклы было не однозначно. Если Гумат Na и Гумистар превосходили эталон — Агат - 25 по своему влиянию на высоту растений свёклы (58,3 и 58,0 см против 56,6 см), то по площади и массе листьев наибольшие значения были на вариантах с применением Силка и Циркона.
Основным элементом питания, определяющим уровень урожайности, также как и для капусты, остается азот. Содержание азота в корнеплодах колеблется от 1,25% до 2,20%, а в листьях от 1,42 до 2,86 (табл. 11). Причём при содержании азота в корнеплодах ниже 1,36% урожайность их не превышает 40 т/га. Урожайности корнеплодов более 50 т/га сопутствует и высокое содержание в них азота 1,84-2,20%. Самая низкая концентрация азота в корнеплодах (1,06%) отмечена по последействию минеральных удобрений, внесенных под предшественник в севообороте - капусту. Однако первой культурой после капусты идет морковь, которая хорошо использует последействие внесенных под капусту удобрений, вследствие чего следующая за морковью культура свеклы испытывает нехватку как азотного, так частично и калийного питания, что ограничило прибавку урожайности в этом варианте. Доля азота в общем содержании питательных элементов в этом варианте были самой низкой - 28,6% от суммы NPK (табл. 12), тогда как в варианте с самой высокой урожайностью товарной продукции (N2ioP6oKi5o) доля азота была самой высокой — 42,1%.
Виды, дозы и соотношения минеральных удобрений
Данные по сохраняемости свеклы столовой, выращенной в 6-й ротации овощекормового севооборота на аллювиальной луговой почве с применением минеральной системы питания, представлены в таблице 20. Применение минеральных удобрений на свекле способствовало повышению сохраняемости корнеплодов (83,8% - контроль, 85,9 - 90,3% -опытные варианты) за исключением варианта с повышенной дозой азотных удобрений (N210P60K150) - 82,0% и варианта с азотно-фосфорными удобрениями (N90P6o) - 84,7% . Последовательное повышение доз азотных удобрений на фоне РбоК]5о с до 150 и 210 кг/га д. в. влекло за собой снижение выхода товарной продукции с 88,5% до 86,0 и 82,0%. Различия между вариантами были статистически достоверны. Потери от грибных болезней на варианте с дозой N 210 кг/га д.в. были максимальны и составляли 14,2%, по видовому составу представлены фомозом, серой гнилью, белой паршой и хвостовой гнилью. Большая доля общих потерь от болезней приходилась на фомоз и серую гниль. С повышением доз азотных удобрений значительно возрастали потери и от белой парши (N90 - 0,5%; N150 - 1,3 %; N2i0 -2,3%).
На вариантах с различными дозами фосфорных удобрений на фоне N90K150 выход товарной продукции был выше контрольного на 3,2-3,4% и на 1,0-1,5% выше фона (N90K150), но существенных различий на данных вариантах по сохраняемости корнеплодов свеклы не выявлено (87,0-88,5%). В отличие от азотных фосфорные удобрения способствовали снижению степени поражения корнеплодов свеклы фомозом и серой гнилью.
При внесении калийных удобрений достигалось значительное повышение выхода товарной продукции после хранения: 86,0%; 89,1; 90,3% против 83,8% на контроле и 83,5% на фоне (К9оРбо) Калийные удобрения в большей степени, чем фосфорные, способствуют снижению степени поражения корнеплодов свеклы фомозом и серой гнилью. Минимальные потери от фомоза в опыте были на варианте внесения калийных удобрения в дозах 240 и 330 кг д.в./га - 2,4; 2,7% , а от серой гнили на варианте с дозой 330 кг д.в./га - 2,0% к исходной массе продукции. Последовательное повышение доз калийных удобрений на фоне N90P60 также способствовало снижению потерь от хвостовой гнили - 1,9%; 1,6 и 1,2% соответственно дозам. Что касается белой гнили, то незначительное поражение корнеплодов свеклы в процессе хранения наблюдалось за годы проведения опытов лишь на вариантах применения азотно-фосфорных удобрений (0,5%) и внесения калийных удобрений в дозе 240 кг д.в./га (0,3%). Поражение корнеплодов гнилью сердечка отмечено на варианте с фосфорно-калийными удобрениями P60Ki5o - 0,2%. Также отдельно следует отметить, что внесение минеральных удобрений повлияло на проявление в процессе хранения белой парши, потери от которой на опытных вариантах были в пределах 0,1-2,3%, Исключение составляют варианты с максимальной дозой калийных удобрений 330 кг д.в./га на фонах N90P6O И N21 оР 120 Пропорциональное изменение соотношения элементов питания 2(NPK) и /-(NPK), также как и в NPKpaC4. повышало сохраняемость корнеплодов свеклы по сравнению с контролем. При применении половинной дозы полного минерального удобрения выход товарной продукции после хранения был на уровне NPKpaC4 - 88,5 и 88,3%. На варианте 2(NPK) потери от болезней были значительны - 10,3%, что на 2,8% больше, чем на варианте NPKpac4. и на 2,1% -вар. 1/4(NPK). При этом возрастала доля корнеплодов пораженных серой и хвостовой гнилями.
На вариантах парных комбинаций элементов питания лучшая сохраняемость корнеплодов отмечена на P60Ki5o —89,2%. Преобладающей болезнью свеклы был фомоз, потери от которого составляли 42,5% от общих потерь.
Выращивание свеклы на различных фонах минерального питания выявило положительное влияние фосфорных и калийных на сохраняемость корнеплодов (1=0,74; г=0,94) и отрицательное - азотных удобрений (г=-0,54) (таблица 21). Последние влияли и на повышение потерь продукции за счет убыли массы. Последействие элементов питания на проявление видового состава болезней свеклы в процессе хранения было различным.
Азотные удобрения способствовали проявлению таких болезней как фомоз, белая гниль, белая парша, что подтверждается тесной положительной корреляционной зависимостью (г=0,8; г=0,54; г=0,87 соответственно). Фосфорные и особенно калийные удобрения, наоборот, повышали устойчивость свеклы к фомозу, белой, серой и хвостовой гнилями. В отношении белой парши между концентрациями калийных удобрений и степенью поражения корнеплодов данной болезнью корреляционная связь несущественна, а между концентрациями фосфорных удобрений - средняя положительная корреляция. Гниль сердечка находится в средней положительной корреляционной зависимости от доз фосфорных удобрений, но при этом следует учитывать, что основным фактором, влияющим на проявление данной болезни, является недостаток микроэлемента бора.
Качество свёклы при применении минеральных удобрений и влияние его на сохраняемость продукции
Потребность растений в определённом количестве и сочетании питательных веществ обусловливается природой растений. Каждое культурное растение имеет свои темпы роста и поглощения питательных элементов. Скорость же использования их зависит и регулируется не концентрацией тех или иных питательных веществ в окружающей среде, а потребностью клетки растения в энергии в каждый данный момент. Клетка использует энергию, для получения которой перерабатывается такое количество «топлива» в виде биомолекул, которое может удовлетворить потребность в энергии. Точно также и скорость биосинтеза клеточных компонентов определяется нуждами данного момента.
Как видно из результатов, основные вещества в корнеплоде свёклы колеблются в известных пределах в зависимости от использования различного минерального питания. Это говорит о том, что растения обладают большой метаболической гибкостью. Они изменяют свой метаболизм в зависимости от того, какие питательные вещества и в каком количестве имеются в почве. При этом растения, обладая большой гибкостью, выбирают экономичные пути метаболизма. Если синтез углеводов и аскорбиновой кислоты зависят от фотосинтетических процессов, то содержание белка и нитратов связаны с поступлением и утилизацией нитратов из почвы. Содержание клетчатки занимает как бы промежуточное положение. С одной стороны, синтез молекул, состоящих из глюкозы, зависит от фотосинтеза. С другой стороны, если на растения воздействуют регуляторы роста, может увеличиться количество клеток или их размер. Тогда произойдёт увеличение клетчатки. Однако, такое разграничение весьма условно, т.к. регуляторы роста могут воздействовать и непосредственно на фотосинтетические процессы, а многие продукты, например аминокислоты, являются не прямыми продуктами фотосинтеза.
Большое количество веществ, жизненно необходимых клетке растения, синтезируются, используя в качестве азота аммиак и нитраты. К ним относятся белки, аминокислоты, нуклеиновые кислоты, витамины, алкалоиды, пигменты, медиаторы, гормоны роста растений и т.д. На поступление нитратов в растения существенную роль оказывают биотические вещества, выделяемые микроорганизмами почвы. Эти вещества не только ускоряют поступление нитратов в растения, но оказывают заметное влияние на скорость их утилизации. Снижение метаболических процессов в растениях, приводящее к накоплению нитратов, является неблагоприятным фактором при выращивании корнеплодов свёклы. Это плохо не только с точки зрения получения нетоварной продукции, но и для самого растения. Нитраты накапливаются и не используются для синтеза жизненно важных для растения веществ. К тому же содержание нитратов в продуктовом органе является важным показателем безопасности овощной продукции. Согласно СанПиН 2.3.2.1078-01 нормируемое содержание нитратов в корнеплодах свеклы равно 1400 мг/кг сырого веса.
Полученные нами данные по содержанию нитратов в свёкле свидетельствуют, что внесение удобрений повышало содержание нитратов в корнеплодах свеклы (таблица 24). Варьирование содержания нитратов в опытных вариантах было от 562 до 2377 мг/кг против 439 мг/кг контроля. Очевидно, с повышением доз азотных удобрений от 90 кг/га до 150 и 210 кг/га д.в. в корнеплодах свеклы аккумулируется и большее количество нитратов. Эта взаимосвязь подтверждается тесной положительной корреляционной связью (г=0,93). Корреляционный анализ также показал, что снижению содержания нитратов в свекле способствует внесение калийных удобрений (г=-0,56).
Из приведённой таблицы 24 очевидно, что содержание сухого вещества в корнеплодах свеклы зависит от видов и доз вносимых минеральных удобрений. С увеличением доз азотных удобрений наблюдалось снижение содержания сухого вещества от 16,1% на варианте N90P60K150 до 15,4% (N]5oP6oKi5o) и 15,0% Ni5oP6obCi5o- Действие азотных удобрений на накопление сухого вещества в корнеплодах свеклы подтверждается сильной отрицательной корреляционной связью. Фосфорные и особенно калийные удобрения, наоборот, оказывали положительное действие на накопление сухого вещества, но в большей степени это влияние относится к калийным удобрениям (г=0,96). На варианте внесения фосфорно-калийных удобрений содержание в корнеплодах свеклы сухого вещества было максимальным и соответствовало 16,7%. Применение двойных доз полного минерального удобрения влекло за собой снижение содержания сухого вещества, а половинные дозы, наоборот, давали такой же эффект, как и при внесении расчетной дозы NPK.
Сахара являются основной составной частью сухого вещества. На их накопление в корнеплодах свеклы виды удобрений оказывают аналогичное влияние - с увеличением доз азотных удобрений содержание их снижалось, а с повышением доз фосфорных и калийных удобрений, наоборот, повышалось. Максимальное содержание общего сахара наблюдалось на варианте повышенной дозы калия (330 кг/га д.в.) - 9,55%. Незначительно меньше - 9,25% было при внесении расчетной дозы полного минерального удобрения.
Избыточные дозы азотных удобрений отрицательно влияли и на содержание более сложных углеводов, таких как клетчатка, что подтверждается отрицательной корреляционной зависимостью г=-0,48. Та же связь прослеживается и с содержанием белка (г=-0,80), аскорбиновой кислоты (г=-0,71) и красящего пигмента бетанина (г=-0,71).
