Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 9
1.1. Характеристика культуры томата, биологическая и питательная ценность плодов 9
1.2. Состояние овощеводства защищенного грунта на рубеже веков 11
1.3. Особенности малообъемной технологии 13
1.3.1. Причины перехода на выращивание по малообъемной технологии, ее преимущества ... 13
1.3.2. Техническое обеспечение системы питания в защищенном грунте на малообъемной технологии 18
1.3.3. О роли реакции среды питательного раствора. 21
1.4. Методы малообъемного выращивания 27
1.5. Агрегатопоника. Особенности пищевого режима на различных субстратах выращивания 29
Глава 2. Влияние жидкофазного комплексного удобрения NP-Ca на оптимизацию питания томата при малообъемном выращивании 41
2.1. Требования к поливочной воде на капельном орошении 41
2.2. Регулирование реакции среды и концентрации элементов питания в процессе выращивания 44
2.3. Оптимизация питания растений по химическому составу листьев 46
2.4. Признаки недостатка элементов питания у растений томата 48
Глава 3. Цели и задачи исследований 51
Глава 4. Новизна научных исследований 54
Глава 5. Условия и методика проведения экспериментов 56
5.1. Краткая характеристика хозяйства 56
5.2. Условия проведения экспериментов 59
5.3. Методы проведения исследований 64
Глава 6. Сравнительная характеристика различных подкислителей среды, используемых в малообъемном овощеводстве 69
Глава 7. Изменение реакции среды при разбавлении подкислителей 74
Глава 8. Условия роста культуры в опыте, параметры микроклимата 76
Глава 9. Питательные растворы 83
Глава 10. Динамика состава пищевого режима по вариантам 87
Глава 11. Сравнительное действие NP-Ca на рост и развитие растений томата 94
Глава 12. Формирование урожайности и качество плодов при различных сборах 97
12.1. Формирование репродуктивных органов 97
12.2. Динамика отдачи урожая культурой томата при использовании различных подкислителей 98
12.3. Качественные показатели плодов томата при использовании испытуемого подкислителя 100
12.4. Химический состав плодов, содержание тяжелых металлов 105
Глава 13. Вынос элементов питания с урожаем. Влияние подкислителей среды на эффективность применения удобрений 113
Глава 14. Экономическая эффективность применения удобрения-подкислителя среды NP-Ca
Выводы 121
Предложения производству 123
Список литературы 124
Приложения 135
- Причины перехода на выращивание по малообъемной технологии, ее преимущества
- Регулирование реакции среды и концентрации элементов питания в процессе выращивания
- Сравнительная характеристика различных подкислителей среды, используемых в малообъемном овощеводстве
- Условия роста культуры в опыте, параметры микроклимата
Введение к работе
В ряду проблем XXI века наиболее острыми являются: энергетика, питьевая вода, питание и здоровье населения. Сегодня на Земле живут около 6 млрд. человек и каждые 50 лет население будет удваиваться (А. П. Шутко, С. М. Тимонова, 2003). Поэтому на первый план выходит задача обеспечения человека пищей. Эта проблема важна для всех стран, а особенно для России, где сельское хозяйство функционирует в сложных условиях, и биоклиматический потенциал для выращивания культур в 2 - 3 раза ниже, чем в ведущих странах мира.
Одно из самых капитало- и энергоемких отраслей сельского хозяйства является овощеводство. Овощи — самый доступный источник витаминов. Из всех витаминов, необходимых человеческому организму, 13 есть в овощах, а по содержанию минеральных солей, ферментов, биологически активных веществ, фитонцидов они не имеют себе равных (А. П. Шутко, С. М. Тимонова, 2003; С. Ф. Гавриш, 2003). Овощи - настоящие родники здоровья, и проблема развития овощеводства напрямую связана с продолжительностью жизни и работоспособностью населения.
По данным С. С. Литвинова (2000), на планете ежегодно производится 565 млн. т овощной и бахчевой продукции. На каждого жителя Земли в среднем приходится почти 100 кг овощей в год. Лидером мирового их производства является Китай - 202 млн. тонн (36,0 %) - в год на одного человека производится по 170 кг овощей. В США производят 34,0 млн. тонн; в Италии - 17,5; в Японии - 13,5; в России - 11,0-12,0; во Франции - 11,0 млн. тонн овощей. При медицинской норме - 120 - 130 кг овощей на душу населения в год, в России потребляют лишь 76. В Японии - 122, США - 134, Польше - 152, в Италии - 230 кг. Не выделяется наша страна по потреблению продукции и среди стран СНГ, находясь на седьмом месте. Здесь первенствует Армения - 115 кг, Узбекистан - 99 кг и Украина - 91 кг.
Главная проблема овощеводства России, которая так и не была решена к концу XX столетия - недостаточные объемы производства, низкая продуктивность (12,0 - 14,0 т/га) и ограниченный ассортимент.
Одним из главных условий эффективного развития отрасли является увеличение валовых сборов овощной продукции за счет государственных заказов и снижения ее себестоимости. Практически во всех странах мира овощеводство кредитуется и дотируется: в Японии' на 80,0 %, в США - на 50,0 % и т. д. (С. С. Литвинов, 2000).
Кроме того, необходима выработка четких регламентов ведения отрасли на основе более рационального использования природных ресурсов. Внедрение и освоение биологических севооборотов, минимальной обработки почвы, органно-биологических систем удобрения, интегрированных систем защиты растений, низкозатратных энергосберегающих технологий, смешанных посевов овощных культур позволит более полно использовать биоклиматический потенциал, перейти на адаптивное овощеводство и получать более качественную продукцию.
Учитывая, что по природному биоклиматическому потенциалу Россия уступает ведущим странам, необходимо усиленное развитие защищенного грунта. Оно приобретает большое значение в Нечерноземной зоне России, поскольку время потребления таких овощей, как томат, выращиваемых в открытом грунте и непригодных к длительному хранению, ограничивается двумя - четырьмя месяцами в году (В. С. Дьяченко, 1979; Г. И. Тараканов, 1982).
Для удовлетворения потребностей населения России в свежих плодах, а консервной промышленности - в сырье объемы производства томатов необходимо довести до 8,5 - 9,0 млн. тонн в год. Этого можно достичь только за счет роста урожайности культуры при одновременном снижении себестоимости продукции на основе внедрения интенсивной технологии возделывания томата (С. Ф. Гавриш, С. Н. Галкина, 1990).
Индустриализация тепличного овощеводства в первую очередь характеризуется научно обоснованным подходом к питанию растений, полной заменой органических подкормок минеральными, многолетним использованием тепличных субстратов, применением безбалластных высококонцентрированных удобрений и др. (Н. М. Глунцов, 1987; Н. X. Дудина и др., 1991; Б. А. Ягодин и соавт., 2002).
Важнейшим фактором повышения урожайности овощных культур является химизация. Данные научно-исследовательских учреждений и производства убедительно показывают, что около 50 % прибавки урожая может быть получено за счет удобрений, а в защищенном грунте без применения удобрений практически получить овощи не представляется возможным (В. А. Борисов, 1978; И. П. Дерюгин, А. Н. Кулюкин, 1988).
Анализ показывает, что повышение рентабельности возделывания овощей в большой степени зависит от рационального применения удобрений. И там, где организовано научно обоснованное применение средств химизации, полива, используются урожайные гибриды, тепличное овощеводство превращается в высокодоходную отрасль сельского хозяйства.
Качество урожая в значительной степени также зависит от правильного применения удобрений. Известно что, регулируя условия питания внесением удобрений в определенных дозах, формах, можно влиять на увеличение урожая томатов и улучшение его качества. И, наоборот, при неправильном соотношении элементов питания и нарушениях оптимального значения реакции среды в субстрате и питательном растворе можно значительно снизить качество получаемой продукции. Есть уже немало данных, свидетельствующих о том, что нарушение соотношений элементов питания в грунте (субстратах) приводит к различным заболеваниям. Как нигде, в тепличном овощеводстве вследствие высоких доз внесения макро- и микроудобрений, без достаточного агрохимического контроля нарушается их соотношение в тепличном грунте (субстрате).
Большое значение при выращивании томатов в защищенном грунте
приобретают виды и формы применяемых удобрений. Особенно ухудшают
качество овощной продукции в защищенном грунте удобрения,
которые содержат хлор, натрий, фтор и др. балластные
вещества (В. И. Эделыптейн, 1962).
Наиболее узким местом в технологии возделывания овощной продукции в защищенном грунте является анализ агрохимических показателей. На их основе необходимо проводить своевременную выдачу рекомендаций по рациональной системе удобрения в течение всего периода выращивания растений, так как в защищенном грунте ежегодно вносят до 20-25 тонн и более минеральных удобрений на 1 га, а подкормки при выращивании по малообъемной технологии проводят регулярно. Важно учитывать, что применение удобрений в защищенном грунте не всегда может обеспечивать прибавку урожая. В повышении эффективности усвоения растениями элементов питания, вносимых с удобрениями, важную роль играет поддержание реакции среды в субстрате и подаваемых питательных растворов в пределах оптимального значения. Это обуславливает доступность элементов питания в субстрате и потребление их растением с наименьшими затратами энергии.
*
Овощные культуры, выращиваемые в теплицах - огурец и томат, являются влаголюбивыми и требуют обильного полива. В год на полив в расчете на 1 гектар расходуют до 9 000 м3 поливочной воды, которая в большинстве случаев обладает слабощелочной реакцией среды (от 6,9 до 7,6 рН), обусловленной содержащихся в ней бикарбонат-ионов. В тоже время оптимальные значения реакции среды в субстрате и питательных растворах при выращивании овощных культур находятся в пределах 5,5 - 6,0 рН. Поэтому в течение вегетации растений в процессе поливов и проведения подкормок возникает острая необходимость подкисления питательных растворов путем введения в них минеральных кислот.
Причины перехода на выращивание по малообъемной технологии, ее преимущества
В современных экономических условиях тепличное производство рентабельно только при гарантированном выходе продукции не менее 400 тонн плодов с каждого гектара ежегодно. При производстве овощей на грунтовой технологии существует некий предел урожайности - 35-37 кг/м , обусловленный изношенностью грунтов и невозможностью управления ростом и развитием растения по причине большого объёма субстрата. В большинстве тепличных комбинатов грунты постепенно становятся сильно зараженными галловой нематодой, что делает ведение производства овощной продукции в теплицах просто невозможным. Понятие малообъёмной технологии лежит в самом названии - это выращивание растений на протяжении всей вегетации в ограниченном малом объёме. На грунтовой технологии объём субстрата, приходящийся на одно растение, достигает 150 литров, а при выращивании на малообъёмной технологии - он составляет не более 4-6 литров (В. А. Брызгалов, В. Е. Советкина и др., 1983; С. Ф. Ващенко, 1984). Преимуществ малообъёмной технологии несколько: 1) повышение урожайности на 25-30 % за счёт возможности управления ростом и развитием растения; 2) решение проблемы поражения растений нематодой по причине использования ежегодно сменяемого субстрата; 3) отказ от такой затратной и трудоемкой операции как пропаривание грунта; 4) экономия воды (за счёт закрытого объёма субстрата) и минеральных удобрений (за счёт их более эффективного использования); 5) отказ от ежегодного внесения дополнительного количества органических удобрений.
В то же время внедрение малообъёмной технологии повышает требования к качеству используемых удобрений и надёжности оборудования, так как любой, даже незначительный (не более 1 часа в периоды жаркой погоды), сбой в работе растворных узлов может привести к потере всего урожая.
Малообъёмная технология подразумевает, что к каждому растению подводится своя капельница и полив производится многократно (до 30 раз в сутки) небольшими порциями (50-150 мл). Процесс полива осуществляется автоматизированными растворными узлами по программе, заданной агрономическим персоналом. В растворных узлах капельного полива производится смешивание поливочной воды с концентрированными (маточными) растворами удобрений и минеральных кислот до требуемых показателей по концентрации и кислотности. Готовый поливочный раствор проходит фильтрацию и распределяется по секторам теплицы через систему трубопроводов и электромагнитных кранов в строго заданном объёме. При отклонении фактических параметров поливочного раствора от заданных по значениям ЕС, рН или температуре происходит аварийная остановка оборудования и включается аварийная сигнализация (Л. С. Гиль, 2005).
При переводе теплиц на малообъёмную технологию вся поверхность теплицы застилается чистой белой полиэтиленовой плёнкой (сменяемой ежегодно), для предупреждения контакта субстрата со старым грунтом.
Переход на малообъемное выращивание по ряду причин начали с культуры томата. Во-первых, урожайность томата ниже, чем при выращивании огурца, а в передовых тепличных комбинатах (не более 20-22 кг/м2) она существенно уступала урожайности этой культуры у голландских фермеров. В 1994 г. средняя урожайность томатов в тепличных комбинатах РФ составила всего 14,6 кг/м2. Во-вторых, из-за большого объема грунта (на одно растение приходится более ста литров) сложно регулировать поливом развитие. Растения томата зачастую сильно «жировали» при высадке рассады в грунтовую теплицу в начале февраля, что усложняло дальнейшую технологию выращивания и сказывалось на урожайности. Чтобы избежать проблем с жированием растений в большинстве тепличных комбинатов перешли на выращивание детерминантных гибридов томата. Их урожайность в отдельные годы достигала 30-32 кг\м . Однако в связи с ранней отдачей урожая потенциал общей урожайности у детерминантных гибридов ниже, чем у индетерминантных, их растения быстрее стареют.
В последние годы многие тепличные хозяйства России начали применять новую систему выращивания овощей — на малом объеме субстрата. В качестве последнего используются минеральная вата, торф, коковит, цеолит и др. (Г. Вевер, 1998; Г. М. Кравцова, 2000).
Такая система возделывания позволяет управлять ростом и развитием растений, однако требует, прежде всего, современного оборудования, высокой квалификации специалистов-агрохимиков, высококачественных удобрений, очистки воды и т. д. Техническое перевооружение осуществляется за счет оснащения теплиц современными системами жизнеобеспечения растений и внедрения энерго- и ресурсосберегающих технологий. Для обеспечения производства предусматривается приобретение зародышевых ячеек и блоков марки «ГРОДАН», пленки для покрытия почвы, вермикулита, минеральной ваты, установки дозации удобрений и приготовления питательного раствора, системы капельного полива, песочных фильтров с промывкой, многоконтурной системы отопления, системы вентиляции, системы подачи и дозации углекислого газа, системы регулирования микроклимата и т. д. (А. П. Шутко, С. М. Тимонова, 2003).
При новой технологии выращивания овощей минеральная вата и торф укладываются на специальной светоотражающей пленке, которая позволяет значительно увеличить освещенность культуры на начальных этапах производства, когда естественного света еще мало. Цикличная работа автоматической системы капельного орошения и направленная подача воды к корням растений без увлажнения листьев обеспечивают дневную норму воды и питательных растворов с минимальными затратами человеческого труда.
Суть модернизации системы отопления заключается в разделении существующих двух контуров отопления - шатрового и подпочвенного - на несколько контуров (верхний, труборельсовый, систему растущих труб и подсубстратный обогревы). При этом достигается не только равномерное распределение тепла, но и экономичное его потребление (А. Д. Цыдендамбаев, 2001).
Немаловажную роль играет система дозации углекислого газа, так как наряду с водой и светом углекислый газ является важнейшим фактором в процессе фотосинтеза. Обратная подача углекислого газа из дымовой трубы способствует лучшему росту растений, а значит и достижению более высокого показателя урожайности (В. А. Брызгалов, 1995; А. Д. Цыдендамбаев, 2001).
Малообъемные технологии производства овощей обеспечивают управляемость культурой, более эффективное использование световой энергии, снижение расхода воды и минеральных удобрений на единицу продукции, значительное уменьшение трудоемкости, прежде всего за счет отсутствия грунтов.
Внедрение малообъемной технологии выращивания растений побудило овощеводов подбирать новые субстраты, изучать их свойства, а также способы создания наиболее благоприятных для растений условий в корнеобитаемой среде. Субстрат, как известно, определяет технологию выращивания культуры - стратегию полива и систему минерального питания.
Регулирование реакции среды и концентрации элементов питания в процессе выращивания
Летом вода открытых водоемов имеет более высокую щелочность, чем весной и осенью. Это явление связано с деятельностью сине-зеленых водорослей в открытых водоемах и разложением гидрокарбонатов на СОг и ОН". Поэтому летом чаще приходится анализировать воду.
В малообъемной культуре показатель кислотности почвенного раствора подлежит постоянному контролю и корректировке, в связи с сильным влиянием рН на доступность многих элементов питания, так как при возрастающем показателе против оптимума, лежащего в пределах 5,5 -6,0 снижается доступность таких элементов, как Р, В, Си, Fe, Mn, Zn, а в КИСЛОЙ среде доступность Мо. Часто причиной нарушений является не недостаток элементов питания в субстратном растворе, а невозможность их поглощения при щелочной реакции почвенного раствора. При рН почвенного раствора выше 7,0 в почвенном растворе микроэлементы и Р становятся недоступными (с ростом рН от 5,5 до 6,7 содержание фосфора в листьях падает до 30 % от нормы), а макроэлементы — К и S, поглощаются в избыточных количествах.
При использовании малообъемных субстратов применяют систематический и многоразовый в течение дня полив растений раствором минеральных удобрений соответствующей концентрации. Оптимальные концентрации солей в рабочих растворах варьируют по фазам роста и развития культур, по уровням температуры и освещенности, плодовой нагрузки. У томата при малообъемном выращивании, оптимальными показателями рН и ЕС в период вегетации являются следующие: 1) пропитка матов: снижение рН в дренаже до 5,8 — 6,0; ЕС питательного раствора около 2,8 мСм/см ; 2) установка растений на маты: рН питательного раствора 5,5; ЕС питательного раствора - 2,7 мСм/см . Одноразовая доза полива около 200 мл раствора на одно растение; 3) установка растений в отверстия для укоренения: рН питательного раствора 5,5; ЕС - около 2,6 мСм/см ; 4) цветение 1-3 кисти: рН - 5,5, ЕС - 2,8 - 3,0 мСм/см , водопотребление 0,8 - 1,2 л/растение в сутки; 5) цветение 4-5 кисти: рН - 5,5 - 5,8; ЕС - 2,6 - 2,8 мСм/см2, водопотребление 1,2-1,8 л/растение; 6) массовое плодоношение: рН - 5,5 - 5,8; ЕС - 2,5 - 2,6 мСм/см2, водопотребление 1,8 - 2,5 л/растение и более; 7) осенний период: рН - 5,5; ЕС - 2,7 - 2,8 мСм/см2. Для томата по периодам выращивания оптимальны определенные показатели ЕС. В период выращивания не допускают рН в дренаже выше 6,2, для этого проводят подкисление питательного раствора. В фазу массового плодоношения томатов ЕС раствора может быть на уровне 2,8 - 4,2 мСм/см . Но нельзя допускать накопления солей в матах, при котором доступность катионов и анионов резко снижается, имеет место повреждение корневых волосков (В. Ван Мере, С. Сангхеллини, 1998). Допустимо превышение показателя ЕС в почвенном растворе на 0,5 мСм/см , в сравнение с подаваемым рабочим раствором. Следует увеличить норму дренажа и несколько понизить показатель ЕС рабочего раствора (А. Д. Цыдендамбаев, 2003; Е. Н. Белогубова и др., 2006).
Нельзя допускать величины рН в дренаже ниже 5,0. Следует уменьшить количество NH4+ в рабочем растворе до 7 - 10 мг/л, уменьшить дозу калия, рН рабочего раствора повысить до 6,0, за счет уменьшения количества кислоты. При подщелачивании раствора - увеличить количество NH/ временно до 20 - 25 мг/л, увеличить норму хелата железа на 20 %, но не более 2 мг/л (Йал Ронен, 2006 и 2007).
Нормирование питания растений при малообъемной технологии базируется на агрохимическом мониторинге дренажа, выжимки из субстрата, субстрата, в растительном материале (листовая диагностика). В процессе интенсивного роста или массового плодоношения концентрация элементов питания быстро изменяется, в связи с уровнем поглощения элементов питания, их вымыванием с дренажем, сорбцией и т. д. (В. ди Конг, 1997). Поэтому полный агрохимический анализ проводят каждые 3-4 недели, в период интенсивного роста - каждые 2 недели, показатели ЕС и рН - 2-3 раза в неделю (А. Н. Гордий, 2002).
Определение недостатка или избытка элементов питания в растениях по внешним признакам недостоверно, так как признаки голодания растения нередко бывают сходными с признаками отравления минеральными веществами. Симптомы недостатка разных элементов очень сходны. Например, недостаток азота, серы и фосфора характеризуется одинаковыми признаками: общим пожелтением листьев, отмиранием прироста. В таких случаях для правильного диагноза необходим еще анализ листьев, потому что при недостатке серы листья содержат много азота, а при недостатке азота в них много серы. Аналогичная зависимость существует между азотом и фосфором.
Наиболее сложно установить оптимальную концентрацию неорганических форм питательных элементов в тканях растений в различные периоды роста и развития, тем более что нормальное содержание питательных элементов в растении, как указывают К. П. Магницкий (1965), В. В. Церлинг (1990), Г. Круг (2000) и другие, варьирует в значительных пределах. Не всегда высокому урожаю соответствует повышенное содержание элементов питания (табл. 5, 6).
Сравнительная характеристика различных подкислителей среды, используемых в малообъемном овощеводстве
Ортофосфорная кислота производится в промышленности в больших объемах двумя способами: термическим (из элементарного фосфора) и экстракционным (разложением природных фосфатов серной кислотой). Данная кислота применяется не только для поддержания реакции питательного раствора в оптимальных границах, но и является источником такого элемента питания, как фосфор (П. Зюйдест, 2000; Г. М. Кравцова, 1998; О. П. Акаев, Г. Н. Ненайденко и др., 2001 и 2002).
В качестве подкислителя среды можно применять растворы кислоты разной исходной концентрации. Этот фактор зависит от поставщика, но раствор кислоты не должен содержать примеси тяжелых металлов и нерастворимый в воде балласт. В ФГУП «Совхоз «Тепличный» используют ортофосфорную кислоту согласно ТУ 2142-001-00209450-95 с концентрацией 72 % и плотностью раствора 1,56 г/см . Данный раствор содержит 25 % фосфора (в пересчете на элемент) и 1 мг/л раствора кислоты с указанной концентрацией кислоты нейтрализует 0,46 мг/л бикарбонат-ионов
В настоящее время представляет практический интерес рассмотреть в качестве подкислителя питательных растворов суперфосфорную кислоту. Перспективность ее использования по сравнению с упаренной экстракционной ортофосфорной кислотой в том, что концентрация Р2О5 в ней значительно выше - до 76 %, что снижает затраты по хранению и транспортировке. Преимущество ее перед термической фосфорной кислотой - в дешевизне и недефицитности.
Производство суперфосфорной кислоты было организовано в стране в 70 - 80-х годах XX века в связи с бурным развитием производства жидкофазных комплексных удобрений. На нынедействующих в России установках производят суперфосфорную кислоту с содержанием фосфора в пересчете на Р205 72-76 % (О. П. Акаев, Г. Н. Ненайденко, 2004).
В виду высокого содержания фосфора в суперфосфорной кислоте, использование ее для оптимизации реакции среды питательных растворов ограничивается установленным необходимым уровнем содержания фосфора — как элемента питания в сбалансированном растворе. Азотная кислота - бесцветная или слегка желтоватая (из-за растворенных в ней оксидов азота) жидкость. Она является сильным окислителем. Все металлы, кроме платины, золота и титана растворяются в азотной кислоте, образуя нитраты. Азотная кислота сильно дымит на воздухе, выделяя оксиды азота, образующие с влагой туман. Азотную кислоту применяют в тепличном овощеводстве двух сортов: высший - с концентрацией не менее 57 % и первый - с концентрацией не менее 56 %. Содержание оксидов азота в пересчете на N2O4 не более 0,07 % и прокаленного остатка — не более 0,004 %. В ФГУП «Совхоз «Тепличный» используют азотную кислоту ОСТ 113-03-270-90 первого сорта: 56 %-ной концентрации с плотностью раствора 1,35 г/см (приложение 2). Данный раствор содержит 12 % нитратного азота и 1 мг/л раствора кислоты с данной концентрацией нейтрализует 0,54 мг/л бикарбонат-ионов.
Применение азотной кислоты в качестве подкисляющего агента имеет по сравнению с ортофосфорной кислотой преимущество в существенной дешевизне. Одновременно в питательный раствор вводится гЮз -анион, более предпочтительный, чем ион аммония. Недостатком же служит высокая упругость токсичных окислов азота над HNO3, выделяющихся при введении ее в питательный раствор.
Этих недостатков лишено NP-Ca - жидкофазное азотно-фосфорно кальциевое удобрение-подкислитель среды, соответствующее ТУ 2186-010-02068189-2001, получаемое разложением фторапатита азотной кислотой (приложение 3). Химизм процессов азотнокислотной переработки фосфатов ввиду многокомпонентности системы весьма сложен, поэтому процесс получения NP-Ca можно представить следующими схемами основных химических реакций (Г. Н. Ненайденко, О. П. Акаев, 2004). Полное разложение главного компонента природного фосфатного сырья - фторапатита протекает с образованием фосфорной кислоты, нитрата кальция и незначительных количеств фтороводорода, распределяющегося между твердой и жидкой фазами: Ca5(P04)3F + IOHNO3 = 3H3P04 + 5Ca(N03)2 + HF При снижении нормы взятой азотной кислоты разложение фтораппатита идет с образованием моно- или дикальцийфосфата, нитрата кальция и фтороводорода: 2Ca5(P04)3F + 14HN03 - 3Ca(H2P04)2 + 7Ca(N03)2 + 2HF Ca5(P04)3F + 4HN03 = 3CaHP04 + 2Ca(N03)2 + HF Содержащиеся в фосфатном сырье карбонаты кальция и магния разлагаются азотной кислотой с образованием нитратов и выделением углекислоты: СаСОз + 2HN03 = Ca(N03)2 + С02 + Н20 MgC03 + 2HN03 = Mg(N03)2 + С02 + Н20 Имеющиеся в природных фосфатах соединения полуторных оксидов железа и алюминия частично разлагаются азотной кислотой и переходят в раствор в виде нитратов: R203 + 6HN03 = 2R(N03)3 + 3H20 Фтор в азотнокислой вытяжке находится в основном в виде кремнефтористоводородной кислоты и относится к нежелательным примесям. Поэтому путем добавления в процесс разложения ионов калия, в частности, нитрата, фосфата, сульфата или карбоната фтор осаждается в виде кремнефторида, имеющего широкое применение в различных отраслях промышленности: H2SiF6 + 2KN03 = K2SiF6 + 2HN03 Таким образом, удобрение NP-Ca представляет собой раствор солей Са(ЫОз)г и Са(Н2Р04)2 (монокальций фосфат) в ортофосфорной кислоте. Это удобрение быстро и полностью растворяется в воде.
В удобрении-подкислителе среды массовое содержание элементов питания согласно ТУ 2186-010-02068189-2001: азота в пересчете на N03"- не менее 6,0 %; фосфора в пересчете на Р2О5 — не менее 9,0 %, кальция в пересчете на СаО - не менее 10,0 %, по своим внешним данным это прозрачная жидкость желтоватого или зеленоватого цвета с характерным запахом азотной кислоты, объёмная масса которой составляет от 1,3 до 1,4 г/см3 и рН 1%-ного раствора около 1,5-2,0 (приложения 4, 5).
Жидкофазное комплексное удобрение-подкислитель среды NP-Ca, согласно санитарно-эпидемиологического заключения от 21.06.2001 г. № 37.ИЦ.03.218.П.000328.06.01, соответствует государственным санитарно-эпидемиологическим правилам и нормативам и может применяться в сельском хозяйстве, в тепличных хозяйствах в качестве подкормок в виде 0,1 - 0,5 %-ных водных растворов (приложение 6).
В настоящее время авторам: О. П. Акаеву, А. А. Пятачкову, Г. Н. Ненайденко и другим выдан патент Российской Федерации на изобретение № 2333182 «Удобрение-подкислитель для закрытого грунта», приоритет изобретения 19 июня 2006 года. Данное удобрение подкислитель среды зарегистрировано в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 10 сентября 2008 года .
Условия роста культуры в опыте, параметры микроклимата
В современном производстве регулирование условий тепличной среды еще очень несовершенно. Микроклимат теплицы находится под значительным воздействием погодно-климатических особенностей региона (интенсивность и спектральный состав солнечной радиации, длительность фотопериода, температура воздуха, направленность и сила ветра). Управляемые параметры — температура, влажность воздуха и субстрата, концентрация углекислоты.
Свет - важнейший фактор в жизни зеленого растения, превосходящий по своей значимости и многосторонности своего действия все остальные факторы. Для нормального роста и развития томатам необходима освещенность не менее 10 тыс. лк (Г. Круг, 2000). Естественно, что проявляются и сортовые различия культуры в этом отношении. Цветение и плодоношение начинаются при освещенности не ниже 4 тыс. лк (Н. Ф. Коняев, 1970). Оптимальная освещенность составляет 17-23 тыс. лк (Н. П. Красинский, 1955; Г. И. Тараканов и др., 1982), но при этом длительность фотопериода должна быть в пределе 12-16 часов. Однако создавать оптимальный световой режим в современном тепличном овощеводстве весьма сложно. Если еще возможно с помощью тех или иных притеняющих устройств несколько снизить освещенность в период интенсивной инсоляции в весенне-летние месяцы (забеливание остекления, система зашторивания), то повышение ее в осенне-зимнее время в связи с дороговизной искусственного освещения пока экономически не выгодно (возможно только в рассадных отделениях), растения в защищенном грунте практически растут в тех световых условиях, которые определяются географическим положением места производства, временем года, сопутствующими факторами (облачность, чистота кровли).
X. П. Клеринг (1982) отмечает, что снижение коэффициента освещенности в теплице в ранний период развития томатов на 1 % уменьшает урожай плодов примерно на 1,5 %, т. е. урожай определяют световые условия, складывающиеся не только непосредственно в период его формирования, но и значительно раньше.
Наиболее часто применяется дополнительное досвечивание рассады, что оказывает положительное влияние на качество рассады и последующее развитие растения: ускоряет наступление плодоношения на 20 - 25 дней, повышает отдачу раннего урожая, позволяет продлить период вегетации культуры (Н. П. Красинский, 1955; 3. Н. Брянцева, В. Ф. Альтергот, 1989).
Радиационный режим теплицы характеризуется приходом солнечной радиации и выражается в калл/см . Актинометрические наблюдения в ФГУП «Совхоз «Тепличный» ведутся уже более 10 лет и приведены в таблице 9. В продленном обороте в опытах в связи с естественным повышением интенсивности света и увеличением продолжительности дня световые условия в теплице улучшаются, уровень освещенности растет. Максимальная освещенность уже в феврале достигала 6 тыс. лк. Таким образом, в теплице в этот период обеспечивался благоприятный световой режим, и интенсивность света уже не являлась ограничивающим фактором. Но для этого периода особенно возрастает отрицательное влияние на растение частых и значительных нарушений температурного режима. Наблюдения показали, что максимальная температура часто выходила далеко за пределы рекомендуемой, отмечались повышения даже до 30 С. Дневные максимумы не удавалось заметно снизить даже в ранний весенний период при выключении отопительной системы. Резкий подъем температуры обуславливался интенсивным солнечным излучением и затрудненной вентиляцией в связи с еще отмечающимися низкими отрицательными температурами наружного воздуха, что делает невозможным проведение вентиляции теплиц путем открытия фрамуг.
Высокая температура особенно негативна в сочетании с повышенной влажностью воздуха, так как это затрудняет дыхание и нарушает теплообмен растения с окружающей средой. Действия температуры и света тесно связаны. Поэтому в процессе выращивания использовали дифференцированный температурный режим с учетом количественных показателей уровня освещенности - чем выше световой уровень, тем выше температурный оптимум для растения: ночью -16 С; днем при освещенности до 5 тыс. лк - 17,5; от 5 до 10 - 19,0; от 10 до 20 - 21,0; от 20 до 30 - 23 и более 30 тыс. лк - 25,0С. Принятое снижение температуры в пасмурные дни и ночью основано на том, что в условиях слабой освещенности и при пониженном фотосинтезе или в ночные часы, когда он отсутствует, для растения неблагоприятны интенсивное дыхание и излишний непроизводительный расход органических веществ, которые происходят при повышенной температуре (Went, 1944; 3. Н. Брянцева, 1960).
Для предотвращения резких перепадов температуры воздуха и относительной влажности воздуха при переходе с дневной на ночную и с ночной на дневную переход начинали: утренний - за 1,0-1,5 часа до восхода солнца со скоростью 1,0 С/час для предотвращения выпадения конденсата на растениях, а вечерний - за час до захода солнца.
В период проведения опытов регистрировали среднесуточную температуру воздуха в теплице, регистрировали температуру субстрата, относительную влажность воздуха, а также при проведении подкормок - фон содержания углекислого газа в атмосфере теплицы. Анализ данных показал, что растения произрастали в типичных условиях выращивания культуры томата в нашем регионе в защищенном грунте (табл. 10). Растения испытывали перегрев в июне-июле, что в последующем сказывалось на средней массе плодов.
Подкормку растений углекислым газом начали через неделю после посадки растений на постоянное место. Источником получения углекислого газа являются отходящие газы котельной. Подачу газа в теплицу в течение суток начинали через час после восхода солнца и заканчивали за два часа да его захода. Распределение газа по теплице осуществляли через газораспределительные полиэтиленовые рукава с перфорацией. Поддерживали уровень содержания углекислого газа 500-600 ррт. Но данную концентрацию удавалось полностью поддерживать при закрытой системе вентилляции. Приход солнечной радиации в годы опытов различался. Так, например, 2003 год можно охарактеризовать как самым «темным» за последние десять лет наблюдений и наиболее «темными» по сравнению с многолетними данными можно считать апрель, июнь, август и октябрь, а в 2004 году - март, июнь и июль. Такой нестабильный приход солнечной радиации отрицательно сказывался на росте растений, плоды при перепаде освещенности приостанавливались в наливе, при этом происходило нарушение баланса между корнями - плодами - листьями в сторону ослабления корневой системы. В целом наиболее благоприятным по приходу солнечной радиации был 2005 год, когда растения развивались в стабильных световых условиях.
Примечание: средние данные за годы исследований (2002 - 2006 гг.) В литературе приводят данные, что для формирования одной кисти со стандартными плодами растению томата требуется 100 Дж/см" в сутки прихода солнечной радиации, а для поддержания ростовых процессов (на стебель) - 150 Дж/см в сутки (Я. Верхувен, 2003). Поэтому, в зависимости от нагрузки кистями растению требуется разный приход солнечной радиации (табл. 11). Таким образом, наиболее неблагоприятными месяцами для культуры томата во все годы наблюдений являются: сентябрь, октябрь, начало ноября. В эти месяцы растения испытывают недостаток солнечной радиации. Это следует учитывать при определении срока прищипки точки роста у растений томата. В опытах прищипку проводили в первую декаду сентября. Растения в осенний период продолжают развиваться за счет запасов ассимилянтов в листовом аппарате и стеблях, но, не смотря на это, плоды в последних кистях обычно формируются низкого качества - мелкие и тонкостенные.
