Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Особенности производства овощей в защищенном и открытом грунте 7
1.1. Тепличные грунты исубстраты 7
1.2. Органические компоненты фунтов и субстратов 8
1.3. Требование овощных культур к субстратам и минеральному питанию 20
1.3.1. Субстраты для культуры огурца и особенности питания 20
1.3.2. Субстраты для культуры томата и особенности питания 23
1.3.3. Субстраты для культуры перца и особенности литания 27
1.3.4. Субстраты для рассады капусты. Требования капусты к почвенным условиям и минеральному питанию 29
Глава 2. Методика, условия и агротехника проведения исследований 34
2.1. Цель и задачи исследований 34
2.2. Методика проведения исследований 35
2.3 Агрометеорологические и почвенные условия зоны проведения исследований 41
2.4. Агротехника выращивания рассады овощей 43
2.5. Агротехника выращивания овощных культур 45
2.6- Технология получения биогумуса 49
Глава 3 Влияние биогумуса на рост и развитие рассады овощных культур 50
3.1. Использование субстратов на основе биогумуса при выращивании рассады овощных кулыур 50
3.2. Рост и развитие рассады огурца в зависимости от состава субстрата 61
3.3. Рост и развитие рассады томата в зависимости от состава субстрата 65
3.4. Рост и развитие рассады перца в зависимости от состава субстрата 72
3.5. Рост и развитие рассады капусты в зависимости от состава субстрата 77
3.6. Последействие биогумуса на урожайность раннеспелой белокочанной капусты 86
Глава 4. Использование биогумуса при выращивании огурца в защищенном грунте 91
4.1. Влияние способов и доз внесения биогумуса на рост, развитие и урожайность огурца в весенне-летнем обороте в грунтовой культуре 91
4.2. Использование биогумуса при выращивании огурца в малообъемной культуре на капельном поливе 99
Глава 5, Использование биогумуса при выращивании томата в защищенном грунте 106
5.1, Влияние способов и доз внесения биогумуса на рост, развитие и урожайность томата в зимне-весеннем обороте в грунтовой культуре 106
5.2. Использование биогумуса при выращивании томата в малообъемной культуре на капельном поливе 116
5.3 Влияние биогумуса на рост и развитие томата в вегетационных сосудах 122
Глава 6, Использование биогумуса при выращивании перца в защищенном грунте 132
6.1, Влияние биогумуса на рост, развитие и плодоношение перца в малообъемной культуре на капельном поливе 132
Выводы 137
Рекомендации производству 139
Список использованной литературы 140
Приложения 160
- Требование овощных культур к субстратам и минеральному питанию
- Агрометеорологические и почвенные условия зоны проведения исследований
- Рост и развитие рассады огурца в зависимости от состава субстрата
- Использование биогумуса при выращивании огурца в малообъемной культуре на капельном поливе
Введение к работе
Современный защищенный грунт Кировской области представляет собой множество типов культивационных сооружений и еще большее разнообразие видов грунтов. Проблемы почвенного плодородия, создания благоприятных условий произрастания растений с приходом в защищенный грунт интенсивных современных технологий и сегодня стоят остро.
Одновременно с развитием технических средств, использованием в сельском хозяйстве продукции химической промышленности, интенсивно развивается биологическое и экологическое земледелие, которое является стратегической задачей человечества, способом его выживания на современном этапе (Литвинов С.С, 1998).
Одним из путей решения этой проблемы в защищенном грунте может стать применение нового вида органического удобрения - биогумуса -продукта жизнедеятельности дождевых червей. Поиск оптимальных решений утилизации органических отходов привел к верному решению, подсказанному самой природой — разложению органических субстанций с использованием дождевых червей.
Биогумус - продукт переработки органических отходов с использованием дождевых червей. Дождевые черви обитают повсеместно. В интенсивном вермикультивировании используются три их вида: Eisenia foetida, Lombricus rubellus и красный гибридный червь.
Красный калифорнийский дождевой червь, характеризующийся быстрым воспроизводством, высокой активностью в широком диапазоне температур и относительной непритязательностью к «кормовой базе», был выведен в 1959 году в США (штат Калифорния). В настоящее время в США насчитывается около 700 хозяйств промышленного типа, перерабатывающих различные отходы с помощью дождевых червей. Из европейских стран вермикуль-тивирование широко распространено в Италии, Великобритании, Нидерландах, Германии, Польше, Венгрии, Чехии, В странах Азии большой
5 опыт накоплен в Японии, Филиппинах (Мельник И.А., Городний Н.М, 1992; Артюшин A.M., 1994; Дадыкин BJL, 2003).
В нашей стране промышленным разведением червей на основе использования органических отходов для производства биогумуса стали заниматься в 80-х годах. По генетическому составу культивируемый червь, распространяемый закарпатской ассоциацией «Биоконверсия», близок к красному калифорнийскому гибриду, В России широкое распространение получили черви, принадлежащие как к группе северных выборок, так и резко отличающихся от нее — группе южных выборок (Терещенко IXB-, 2001; Дадыкин В Л, 2003). Ведутся селекционные работы по созданию отечественных линий широкого профиля для разных субстратов (Кодолова О.П., Болотецкий Н.М., Правдухина О.Ю., 1994 Песцов Г.В.,1995).
Разведением (вермикультивированием) занимаются как крупные предприятия, научно-исследовательские объединения, так и мелкие частные хозяйства и подворья (Серегин В.В., 2003),
В нашей стране накоплен определенный опыт использования биогумуса в растениеводстве. Установлено положительное влияние нового вида органического удобрения на урожайность зерновых культур, кормовых трав, картофеля. Расширяется его использование в овощеводстве, но, преимущественно, в открытом грунте.
В связи с этим разработка системы применения биогумуса в тепличном овощеводстве приобретает важное значение и ПРАКТИЧЕСКУЮ ЗНАЧИМОСТЬ не только для условий Кировской области, где проведены исследования, но и для других тепличных комбинатов, с аналогичными технологиями возделывания овощей.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ. Впервые разработана технология применения трехкомпонентного биогумуса в малообъемном культивировании огурца, томата, перца при капельном поливе.
Установлена закономерность ростовых процессов, образования генеративных органов, урожайности огурца и томата в грунтовых теплицах от способов и доз предпосадочного внесения биогумуса.
Выявлена четкая закономерность роста, развития и качества рассады от содержания биогумуса в питательных смесях, разработаны дозы применения биогумуса для промышленного производства рассады.
Разработанные элементы технологии обеспечивают повышение урожайности в защищенном грунте на 13,7-41,7% и получение чистой прибыли от 39,8 до 103,9 руб/м2. Технология использования биогумуса в защищенном грунте внедрена в производство на тепличном комбинате ЗАО Агрокомбинат племзавод «Красногорский» г. Кирова.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты исследований доложены и обсуждены на научно-практической конференции (Вятская ГСХА, 2001), на Международной .научно-практической конференции, посвященной 125-летию со дня рояедения академика НЛЗ.Рудницкого (июнь 2002), на Ученом совете Центрального НИИ агрохимического обслуживания сельского хозяйства (№ 5 от 18 июня 2002г), методической комиссии агрономического факультета ВГСХА (протокол №1 от 12.11 2002). По материалам диссертации опубликовано четыре статьи.
На защиту выносятся следующие основные положения:
Составы питательных смесей на основе биогумуса для выращивания качественной рассады овощей.
Дозы и способы внесения биогумуса, оказывающие влияние на рост, развитие и плодоношение огурца и томата в грунтовых теплицах.
Биогумус как компонент субстрата в малообъёмных технологиях огурца» томата и перца при капельном поливе.
Требование овощных культур к субстратам и минеральному питанию
Растения огурца имеют хорошо развитую надземную часть с крупными листьями и поверхностную корневую систему (до 15см в глубину и 1,5м в радиусе) (Тараканов Г\И., 1993). Поэтому для огурца лучшими являются структурные, хорошо прогреваемые и содержащие достаточное количество органических и минеральных удобрений почвы. В работах В.И.Эделыптейна (1962), отмечается, что огурец отличается малым потреблением питательных веществ, но благодаря быстрым темпам роста интенсивно их поглощает. Огурец требует невысокой концентрации почвенного раствора, поэтому система питания строится из основного внесения удобрений и подкормок. В рассадный период большое значение имеет фосфорное питание на фоне умеренного азотного и калийного. В начальный период цветения и формирования главного стебля возрастает потребность в азоте. При формировании боковых побегов и увеличении отдачи урожая повышается усвоение калия на фоне высокого выноса азота (Кравцова Г.М., Королев В.В., 2000; Сучкова Л.В., 2000; Кравцова Г.М., Королев В.В., Шуваев В.А., 2001). На формирование 1 кг плодов растение использует в среднем 2,7 г азота, 1,5 г фосфора, 4,4 г калия.
Тепличные грунты должны обладать достаточно высоким содержанием питательных веществ. Уровни элементов питания, рекомендуемые для выращивания огурца рядом авторов, существенно отличаются друг от друга: N - 80-130; Р - 10-15; К - 110-170; Mg 50-70 мг/л грунта (Кравцова Г.М., 1979), N-60-90; P-7,l-10,5;K-80-150;Mg50-70MrAi грунта (Рябых Р.С., Печенева С.Я., Глунцов Н.М. и др., 1985); N - 150, Р205 - 30, К20 - 170, MgO -45 мг/л (ШуничевС.И., Савинова Н.И., Попов Г.Ф., 1986); N-80-150, Р205 -150-200, К20- 300-500, MgO - 80-120 мг/л (Круг Г., 2000). Оптимальная кислотность почвенной среды по мнению Г.И.Тараканова(1993) -рН 6,0-6,5. Ш.Г.Бексеев (1998) рекомендует поддерживать кислотность почвы в пределах 5,5-6,0. В.В.Лычкин, К.СБронникова, СИЛІуничев (1984), ПМ.Кравцова, В.В.Королев (2000) рекомендуют при выращивании огурца в грунтовых теплицах на капельном поливе грунты заправлять органическими удобрениями и рыхлящими материалами в дозе 100-250 т/га, уровень рН доводить до 5,5-6,0. Концентрация питательных растворов по мнению авторов должна составлять 1,5-2,5 мСм/см в зависимости от времени вегетации, а оптимальная ЕС в грунте - 1,0 мСм/см (Кравцова Г\М? Королев В.В.,2000), Грунт не должен содержать вредных для растения солей и иметь плотность для органических и органо-минеральных грунтов 0,2-0,6 г/м , для минеральных — 0,8-1,0г/м3; пористость - 70-90% и 55-65% соответственно, а соотношение жидкой, твердой и газооборазной фаз должно быть 1:2:3 (Юрина А.В., Мамонова Л.Г., Кардашина JLA., 1979). Т.Х.Ишкаев, И.М.Шамсутдинов, Я.С.Ибрагимов и др., (1979) уточняют соотношение фракций для различных типов грунтов: для органических — 1 : 4 : 2, для органо-минеральных - 1 : 2 : 1, для минеральных 1:1: 0,5. Огурец отличается большой ассимиляционной поверхностью и высокой интенсивностью транспирации (Эдельштейн В.И., 1962). В грунтовой культуре в первый период вегетации, когда приток солнечной радиации невелик, влажность грунта поддерживают на уровне 75-80 % ППВ, в последующем - 85-90% ППВ (Тараканов Г,И., Борисов Н.В., Климов В.В-, 1982), При выращивании огурца в грунтовых теплицах на капельном поливе влажность грунта поддерживают в (% НВ) зимой — 70-80, весной — 80-90, летом - 95-100, Водопотребление огурца в сутки (литров на растение) при капельном поливе на грунтах меньше на 30-50%, чем при малообъемном культивировании и составляет: 0,5-1,5 л в зимние месяцы, 0,8-4,0 л в весенние и 3,0-0,8 л в осенние (Кравцова Г.М., Королев В.В., 2000; Шуваев В.А., Кравцова Г.М, Королев В.В., 2001)
Агрометеорологические и почвенные условия зоны проведения исследований
Исследования проводились в 2000-2003 гг. в зимних остекленных теплицах ЗАО Агрокомбинат племзавод «Красногорский», г, Кирова, Характерной особенностью района является умеренно-континентальный климат с продолжительностью безморозного периода в воздухе 110-130 дней и суммой эффективных температур 1250-1600С. Период активной вегетации растений с суммой средних суточных температур выше 10С (1бОО-2200С) составляет 110-115 дней. Устойчивый переход средних суточных температур воздуха через 15С в сторону повышения, условно принимаемый за летний период, длится 55-92 дня. ФАР за теплый период с мая по сентябрь составляет 1315 МДЖ/м2. В защищенном грунте в годы проведения исследований температурный режим почвы и воздуха, их влажность поддерживались и регулировались в соответствии с принятыми режимами микроклимата для овощных культур. Но при повышении температуры наружного воздуха более 25-28С в теплицах происходил слабо регулируемый разогрев до 35-40С и более. Вентиляция воздуха калориферами и забеливание теплиц снимали остроту проблемы. При выращивании рассады капусты средняя суточная температура воздуха в пленочных теплицах была 11 -26С, в ранневесенние месяцы она поддерживалась системой водяного отопления, работой калориферов, В дальнейшем регулирпование температурного режима осуществлялось открытием форточек, поднятием пленочного ограждения, вентиляцией калориферами. В целом за годы проведения исследований погодно-климатические условия характеризовались как неустойчивые (приложения 1 -4), Если средние значения температур воздуха за периоды вегетации были равны или даже несколько выше многолетних значений (2000 год - 110%, 2001 год -112%, 2002 год - 100%), то по месяцам и декадам отклонения достигали значительных величин (34% нормы в Зд. мая 2002 года, 276% нормы в Зд.апреля 2001года, 141% в 2дхентября 2001года), Сумма осадков за 2000 и 2001 года была равна норме, а за вегетационный период 2002 года она составила лишь 75%. Распределение осадков в течение вегетационных периодов было неравномерным.
Дожди выпадали, преимущественно, в начале и в конце вегетации растений- За годы проведения исследований июнь и июль характеризовались как засушливые месяцы, соответственно от 37 до 92% и от 22 до 65% осадков от нормы. В августе количество осадков изменялось от 38 до 179% от среднемноголетних значений. Суммы как активных, так и эффективных температур за три года исследований не достигали нормы, соответственно 1813С и 2123С, 2000 и 2001 года характеризовались как умеренно теплыми, а 2002 год - прохладный. Опытные участки при определении последействия биогумуса на урожай и качество капусты белокочанной располагались в овощном орошаемом севообороте. Почвы дерново-подзолистые, среднесуглинистые, с хорошо развитым гумусовым горизонтом — 27-35 см, За счет высоких норм внесения органических удобрений содержание гумуса составило 4,5 и 5,2%, Реакция почвенного раствора 6,1 и 6,4, Содержание подвижных форм фосфора 246,0 и 202,3 мг/кг почвы, калия - 195,2 и 174,8 мг/кг. Почва хорошо окультуренная, высокоплодородная, пригодна для нормального развития капусты (приложение 17). При постановке опытов по выращиванию рассады овощей применялись общепринятые для зоны технологии, отличающиеся лишь экспериментальной ее частью согласно схем опыта. ОГУРЕЦ. Семена огурца, прогретые по методу А.М.Вовка, откалиброванные вручную, замачивали в 15% растворе тринатрийфосфата в течение часа. После промывки в проточной воде их помещали в раствор планриса (разведение 1 : 50) на сутки, К моменту посева большинство семян было с наклюнувшимися проростками. Заправку субстрата (торф + опилки) минеральными удобрениями проводили за 2 недели перед набивкой горшков. Необходимое количество биогумуса смешивали с субстратом непосредственно перед набивкой горшков. Семена высевали в горшки емкостью 500 мл в рассадном отделении тепличного комбината. Горшки накрывали светопрозрачной полиэтиленовой пленкой до появления всходов. Температуру поддерживали на уровне 25-28аС. С появлением единичных всходов снимали пленку, температуру воздуха снижали до 22-24С. В первые трое суток досвечивание рассады проводили круглосуточно, затем по 16-12 часов в сутки. Освещенность составляла 4-5 тыс. лкс. В темное время суток температуру поддерживали 19-20С, а грунта в горшках — 21-23С. Густота стояния растений - 45 шт/м2 В фазу 2 настоящего листа проводили расстановку растений для создания оптимальных световых условий. ТОМАТ- Семена томата подвергали термической обработке в термостате - 3 суток при 50С, сутки при 75-80С, затем обрабатывали 20 мин. в 1% растворе КМп04. Сеянцы выращивали на грядах» субстратом служила смесь торфа и опилок, заправленная минеральными удобрениями. Температуру до появления всходов поддерживали на уровне 24-26С, после появления всходов снимали пленку, снижали температуру воздуха до 16-17С ночью и 19С днем.
Дополнительное освещение в первые 3 суток было непрерывным. Освещенность составляла 6-8 тыс. лкс, В фазе одного настоящего листа сеянцы пикировали в полиэтиленовые горшочки, заполненные субстратами- Режим досветки устанавливали по 16 часов в сутки до расстановки рассады и 14 часов в сутки после расстановки. Температуру воздуха поддерживали днем - 19-22С, ночью- 16-17С, На 1 м2 размещали 22 растения. Выборку рассады проводили при цветущей первой кисти и бутонизации второй цветочной КИСТИ. ПЕРЕЦ СЛАДКИЙ, Семена перца калибровали вручную, обеззараживали в 1% растворе КМ11О4 в течение 30 минут, высевали на грядку для получения школки сеянцев. Сеянцы пикировали в субстраты, подготовленные согласно схемы опыта.
Рост и развитие рассады огурца в зависимости от состава субстрата
Огурцы положительно реагируют на содержание азота в почвосмесях. Известно, что в начальный период роста рассады огурца преобладает вынос азота по сравнению с калием и фосфором. Однако, избыточное его содержание приводит к ускоренному росту, что и было отмечено в наших опытах(табл. 3,2.1, рис. 3, приложения 7,8) Содержание азота в чистом биогумусе было в 1,5 - 2,2 раза выше по сравнению с другими вариантами опыта (табл. 3.1-8, ЗЛ.9). Высота стебля у рассады огурца, выращенной на чистом биогумусе и с внесением его от 50 до 70% от объема субстрата превосходила контрольный вариант на 7,3 — 2,6 см» а ростовые процессы проходили за счет растяжения клеток, увеличивая длину междоузлий. Усиленный рост растений происходил в ущерб развитию. При содержании биогумуса в субстрате 50% и выше число листьев осталось без изменений, а площадь листовой поверхности - равна или меньше контрольного варианта (рис. 3), Следовательно, использование чистого биогумуса, как и внесение в субстрат его в дозе более 50% не позволило получить качественную рассаду огурца. Высота растений и площадь листьев находились в обратно пропорциональной зависимости - чем больше темпы роста растений в высоту, тем меньше шло нарастание ассимиляционной поверхности и оптимального соотношения они достигали при внесении биогумуса в дозах 30 и 40% от объема субстрата. Рассада в данных вариантах отличалась лучшим нарастанием ассимиляционной поверхности листьев (311,0 и 311,2 см), большей массой растений (14,5 и 13,4г) (табл, 3,2.1, рис 3).
Нарастание массы растений и массы корня имеют прямую зависимость и лучшие показатели отмечены при тех же дозах внесения биогумуса — 30-40 % биогумуса от объма субстрата (рис. 4), Следует выделить и вариант с субстратом из равных частей биогумуса и опилок (8). По качеству эта рассада не уступала растениям контрольного варианта, и рассаде, выращенной при внесении биогумуса 30-50% в субстрат. Во всех вариантах с применением биогумуса в составе питательной смеси отмечено формирование бутонов после третьего настоящего листа, в контроле - после четвертого. В данном случае мы относим раннее формирование генеративных органов за счет стимулирующего начала биогумуса - гуминовых кислот- Следовательно, применение биогумуса при выращивании огурца не только стимулировало активные процессы роста, но и развитие растений. На основании трехлетних исследований установлено; биогумус в дозе 30%, равно как и при дозе 40% от объема субстрата незначительно снижает высоту растений и число листьев, но при этом увеличивает площадь листовой поверхности на 76,9 и 57,1 см , массу надземной части растений на 2,4 и 1,3 г, массу корня на 1,4 — 1,3 г соответственно.
Нами проведены исследования по влиянию биогумуса на рост и развитие томата в рассадной культуре. Для определения показателей роста растений проведены биометрические исследования в фазу 4, 5 настоящих листьев и перед выборкой рассады — в фазу бутонизации первой цветочной кисти (табл-3.3.1, приложения 9-12). В начальный период развития рассады отмечали преимущественный в сравнении с контролем рост растений при дозах биогумуса от 30 до 50%, который не сопровождался увеличением числа листьев на растении. К концу рассадного периода высота этих растений не превышала контрольные показатели, но число листьев возросло на 1,0-1,3 шт (рис. 5,6). По площади листовой поверхности наблюдали более существенные различия. Растения, выращенные на чистом биогумусе, имели отставание в росте как по сравнению с контролем, так и с другими вариантами опыта. В начальный период развития лучшим нарастанием ассимиляционного аппарата отличалась рассада при внесении в состав субстрата 30 и 40% биогумуса — площадь листьев превосходила контрольный вариант соответственно на 72,4 и 70,9 см2 (в 1,5 раза) по сравнению с контролем. Рассада, выращенная на субстрате из равных частей опилок и биогумуса, не уступала вариантам с 30-50% содержанием биогумуса (табл. 3.3.1, рис. 7).
Использование биогумуса при выращивании огурца в малообъемной культуре на капельном поливе
В последнее время широкое распространение в тепличном овощеводстве получают малообъемные технологии возделывания овощей. Субстратами для выращивания растений служат различные природные и искусственные материалы- Преимущество технологии заключается в более эффективном использовании удобрений, снижении до минимума поражений растений болезнями, вызываемыми почвенными микроорганизмами» повышение урожайности овощей. Требования, предъявляемые к субстратам и их компонентам, высокие. Малый объем субстрата должен обеспечить растение необходимыми питательными веществами, влагой, иметь запас воздуха для дыхания корневой системы и быть безопасным для растения. Биогумус, обладая комплексом положительных физических» химических и биологических характеристик представляет интерес для приготовления субстратов при малообъемном культивирования овощей. Внесение биогумуса не отразилось на кислотном балансе субстрата, по всем варианта опыта рН находилась в пределах 5,30 - 5,56 (табл. 4.2.1). Концентрация солей менялась от 0,5 8 до 0,72%.
Внесение биогумуса повышало содержание элементов питания, причем с увеличением дозы биогумуса повышалось их содержание в субстрате. В целом агрохимические показатели субстратов отвечали требованиям культуры. Влияние биогумуса на рост и развитие растений можно проследить по данным биометрических наблюдений (табл.4-2.2), Биогумус в субстрате для малообъемной культуры огурца стимулировал интенсивный рост главного стебля, размер листовых пластинок. Наибольшая высота растений — на 26,8 - 28,0 см, превышающая контроль, отмечена при внесении 0,5 и 1,0 кг биогумуса на емкость, а наибольшая площадь листьев -4251,5 см (в 1,2 раза больше контроля) - в варианте с внесением 1,0 литра биогумуса на емкость. Использование биогумуса стимулировало нарастание боковых отплетков, число которых при дозах 1,0 и 1,5 л на емкость увеличилось в 1 »6 раза. Необходимо отметить, что при повышении дозы биогумуса до 2 литров на емкость происходило торможение ростовых процессов - снижалась площадь листовой поверхности в сравнении с контрольным вариантом, а число отплетков и длина главного стебля были меньше или равны растениям с меньшей долей биогумуса в субстрате. Рассматривая динамику нарастания вегетативной массы (табл. 4.2,3) установили, что максимальный прирост растений наблюдался при внесении 1,0 л на емкость биогумуса — суточный прирост стебля составил 5,83 см, прирост площади листьев - 165,17 см2. Интенсивность роста биологической массы растений увеличилась и имела максимальные показатели при внесении биогумуса в дозе 1,0 л на емкость, повышение дозы биогумуса до 2 л на емкость стимулировало развитие генеративных органов растения, о чем свидетельствуют данные учета урожая (табл. 4.2-4).
Использование биогумуса независимо от доз увеличило отдачу раннего урожая (за первые 10 сборов) на 31,3 - 50,0%. Величина раннего урожая в 2002 году превышала урожай 2001 года (приложения 23, 24). Содержание нитратов в огурцах было в пределах ПДК, несмотря на незначительный их рост с повышением дозы биогумуса (приложение 35)- В среднем за два года наибольшая прибавка 0,8 кг/м2 (50,0%) получена при внесении 0,5 и 1,0 л биогумуса на емкость, дальнейшее увеличение количества биогумуса в субстрате не привело к повышению урожая (рис. 18).
