Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 11
1.1. Специфика производства ранних овощей в южных регионах 11
1.2. Экологические проблемы бессменного возделывания культур 16
1.3. Влияние промежуточных культур и плодосмена на плодородие почв 20
1.4. Органическое земледелие в решении проблемы получения безопасных продуктов питания 32
1.5. Биологизация технологических процессов на основе использования сидеральных культур 37
2. Условия, программа и методика проведения исследований 44
2.1. Схема опытов и методика исследований 44
2.2. Почвенно - климатические и погодные условия места проведения опытов в 2005 - 2008 гг 51
2.3.Технология выращивания промежуточных культур 57
2.4. Агротехника выращивания томата ч. 57
2.5. Агротехника выращивания огурца 59
3. Разработка теоретических основ подбора промежуточных культур для совершенствования элементов технологии бессменного выращивания овощньгх культур 61
4. Влияние промежуточных культур на плодородие и фитосанитарное состояние почвогрунтов 69
4.1 Влияние промежуточных культур на почвенное плодородие 69
4.2. Влияние промежуточных культур на фитотоксичность почвогрунтов и микробиологическую активность в них 76
5. Влияние предшественников на рост и развитие томата и огурца в весенних пленочных теплицах 88
5.1. Влияние предшественников на процессы роста растений томата и огурца в весенних пленочных теплицах 88
5.2. Влияние предшественников на развитие растений томата и огурца в весенних пленочных теплицах 97
6. Влияние предшественников на урожайность и качество плодов томата и огурца в весенних пленочных теплицах 102
6.1. Урожайность и качество плодов томата по различным предшественникам 102
6.2. Урожайность и качество плодов огурца по различным предшественникам 105
6.3. Влияние сортовых особенностей на урожайность и качество продукции томата и огурца по различным предшественникам 108
7. Экономическая эффективность использования промежуточных культур при возделывании томата и огурца 113
7.1. Экономическая эффективность применения промежуточных культур 113
Выводы 119
Предложения производству 122
Список литературы 123
Приложения 140
- Экологические проблемы бессменного возделывания культур
- Почвенно - климатические и погодные условия места проведения опытов в 2005 - 2008 гг
- Разработка теоретических основ подбора промежуточных культур для совершенствования элементов технологии бессменного выращивания овощньгх культур
- Влияние промежуточных культур на фитотоксичность почвогрунтов и микробиологическую активность в них
Введение к работе
Актуальность темы исследований. В последние годы в России объемы производства овощей в открытом и защищенном грунте существенно увеличились, превысив дореформенный уровень. В то же время, в отрасли произошли структурные изменения. Более 80 % продукции овощеводства дают личные подсобные хозяйства граждан, которые не только ориентированы на самообеспечение, но дают основную долю товарных овощей в стране и структурировались в самостоятельный сегмент рынка (С.С. Литвинов, 2003).
В Ростовской области более 85 % объема производства ранних овощей обеспечивают личные подсобные хозяйства населения. Мелкотоварное раннее овощеводство обеспечивает доход значительной доле сельского населения. Продукция поставляется не только на местный рынок, но и в промышленные центры Средней полосы России. Основными культурами, выращиваемыми в защищенном грунте, являются ранняя и цветная капуста, огурец, кабачок и томаты (В.В. Огнев, В.Е. Зинченко, Н.И. Берников, 2004).
Концентрация и специализация в производстве ранних томатов и огурца в весенних пленочных теплицах населения привела к обострению экологической ситуации в условиях бессменного возделывания культур на несменяемых почвогрунтах. Малые размеры хозяйств и недостаток ресурсов не позволяют поддерживать высокое плодородие почвогрунтов традиционными методами, ориентированными на крупное производство. Прогрессирующее падение почвенного плодородия, накопление вредных организмов и другие негативные последствия бессменного возделывания культур в весенних пленочных теплицах требуют все возрастающего химико-техногенного воздействия на агроэкосистему для получения стабильных урожаев высокого качества. Это ведет к росту себестоимости, значительно ухудшает экологическую ситуацию и делает проблематичным получение безопасной продукции. Исследований по совершенствованию существующих технологий для этой категории хозяйств не проводится, что еще больше обостряет ситуацию. Изменить положение к
5 лучшему возможно только на основе экологизации и биологизации технологических процессов с использованием средообразующих возможностей культивируемых видов растений (А.А. Жученко, 1994). В связи с этим вопрос разработки элементов биологизированных технологий возделывания томата и огурца в весенних пленочных теплицах населения является весьма актуальным и имеет большое практическое значение.
Культуры, выращиваемые длительное время на одних и тех же полях, называются бессменными. Если в хозяйстве возделывают одну культуру, то ее называют монокультурой. Бессменное возделывание культур имеет как положительные, так и отрицательные стороны. Узкая специализация на одной культуре имеет свои преимущества: снижается удельная потребность в технических средствах; появляется больше возможностей для применения комплексной механизации; снижается удельная потребность в специалистах и повышается эффективность их использования; расширяются возможности для производства товаров высокого качества реализуемых по более низкой цене. Негативные причины заключаются в одностороннем потреблении питательных веществ, ухудшении водно-физических свойств почв, накоплении специфических вредных организмов, увеличении нагрузки на обслуживающий персонал из-за дефицита времени на проведение технологических операций (В.А. Чулкина, Е.Ю. Торопова, Ю.И. Чулкин и др, 2000).
В интенсивном земледелии при увеличенном химико-техногенном воздействии на агросистему негативные последствия бессменного возделывания культур ослабляются, но при этом нужны дополнительные затраты ресурсов. Культуры по-разному реагируют на бессменное возделывание. Одни хорошо его переносят, а другие чувствительны к нему. В бессменных посевах чувствительных культур отмечают такие явления как почвоутомление и токсикоз почв, которые обусловлены многими причинами. Среди основных причин выделяют одностороннее истощение минеральных элементов питания, накопление в почве токсических аллопатических выделений самих растений, накопление фитотоксических метаболитов,
образуемых микроорганизмами, накопление паразитических организмов (В.А. Чулкина, Е.Ю. Торопова, Ю.И. Чулкин и др, 2000).
Промежуточными называются такие сельскохозяйственные культуры, которые выращивают на пашне в промежутках, свободных от возделывания основных культур севооборота. Промежуточные культуры, используемые как сидеральные, повышают продуктивность пашни, ослабляют неблагоприятные последствия высокой концентрации посевов отдельных культур, обогащают почву органическим веществом, предупреждают засоление и вымывание питательных веществ из пахотного слоя, снижают засоренность полей, улучшают вводно-физические свойства почвы и являются эффективным противоэрозионным средством (Р.С. Шакиров, 1999; СВ. Шелайкин, Н.В. Беседин, Н.М. Чернышева, 2005).
Эффективность сидерации будет низкой, если промежуточная культура не способствует снижению фитопатогенной нагрузки и засоренности полей. Следовательно, при выборе сидератов необходимо проведение специальных исследований, чтобы установить их влияние на определенные почвы. В опытах с сидератами можно отрегулировать элементы технологии их возделывания (время посева и запашки, глубину запашки и др.), конкретизировать количество питательных веществ, поступающих с зеленой массой в почву, провести учет вредителей и болезней, проанализировать изменение показателей плодородия почвы (Г. Кант, 1982).
Таким образом, для мелкотоварного овощеводства в защищенном грунте Ростовской области перспективны усовершенствованные технологии возделывания огурца и томата с использованием промежуточных культур. Однако освоение подобных биологизированных технологий потребовало проведения комплекса исследований по подбору промежуточных культур, установлению их влияния на плодородие и водно-физические свойства почвогрунтов, их фитосанитарное состояние, экономические показатели.
7 Цель и задачи исследований. Цель данной работы - совершенствование элементов технологий бессменного возделывания томата и огурца в весенних пленочных теплицах Ростовской области на основе использования промежуточных культур. Поставленная цель достигалась решением следующих задач:
- изучить различные промежуточные культуры и подобрать наиболее
технологичные из них для использования при бессменном возделывании томата
и огурца в весенних пленочных теплицах населения;
выявить влияние промежуточных культур на почвенное плодородие при бессменном возделывании томата и огурца в весенних пленочных теплицах;
определить фитосанитарную роль различных промежуточных культур при бессменном возделывании томата и огурца в весенних пленочных теплицах;
установить влияние промежуточных культур на рост и развитие растений томата и огурца при бессменном возделывании в весенних пленочных теплицах;
установить влияние промежуточных культур на урожайность и качество плодов томата и огурца в весенних пленочных теплицах;
выявить экономическую эффективность использования различных промежуточных культур при бессменном выращивании томата и огурца в весенних пленочных теплицах;
- разработать теоретические основы подбора промежуточных культур для
совершенствования технологий бессменного выращивания овощных культур в
весенних пленочных теплицах.
Научная новизна работы. Впервые в условиях весенних пленочных теплиц Ростовской области изучено влияние промежуточных культур на уровень почвенного плодородия, фитосанитарное состояние почвогрунтов, рост и развитие растений, величину и качество урожая томата и огурца при бессменном их возделывании на несменяемых почвогрунтах. Разработаны
8 критерии подбора промежуточных культур для разработки биологизированных технологий возделывания томата и огурца в весенних пленочных теплицах.
Основные положения, выносимые на защиту:
- влияние промежуточных культур на водно — физические свойства, плодородие
и фитосанитарное состояние почвогрунтов, рост, развитие растений, величину
и качество урожая томата и огурца в весенних пленочных теплицах;
- агробиологическое и экономическое обоснование выбора промежуточных
культур для использования в биологизированных технологиях возделывания
томата и огурца в весенних пленочных теплицах.
Методология исследований. В диссертационной работе использован системный анализ и полевой эксперимент, выполненные в соответствии с общепринятыми методическими требованиями.
Личный вклад автора заключается в постановке цели, задач и обосновании направления исследований, выборе методик, проведении полевых опытов, обработке и анализе полученных данных, подготовке диссертации, выводов и предложений производству, внедрении полученных результатов в сельскохозяйственное производство.
Достоверность результатов исследований подтверждается большим объемом экспериментальных данных, полученных в результате полевых и лабораторных исследований с использованием современных методов. Результаты исследований обработаны статистически.
Практическая значимость работы. На основании проведенных исследований для хозяйств Ростовской области разработаны и рекомендованы биологизированные элементы технологий возделывания томата и огурца в весенних пленочных теплицах, основанные на использовании промежуточных культур. Дано агробиологическое и экономическое обоснование различных промежуточных культур.
9 Разработанные элементы технологии обеспечивают повышение урожайности томата на 9,5 %, огурца на 6,5 — 7,2 %, и получение чистой прибыли по томату от 85,1 до 88,8 руб/м , по огурцу от 45,1 до 51,1 руб/м".
Технология возделывания томата и огурца с использованием промежуточных культур в качестве сидератов в весенних пленочных теплицах внедрена в хозяйствах КХ Кириченко И.А. и ООО «Левченко А.А.» Зерноградского района Ростовской области.
Апробация работы. Основные положения и результаты исследований доложены, обсуждены и одобрены на расширенных заседаниях кафедры плодоовощеводства и виноградарства Дон ГАУ (2006-2008 гг.), научно-практических конференциях Дон ГАУ (2006-2008 гг.), молодежных научных конференциях Дон ГАУ (2005-2008 гг.); 2-ом туре Всероссийского конкурса на лучшую научную работу среди студентов, аспирантов и молодых ученых высших учебных заведений Министерства сельского хозяйства РФ по направлению «Сельскохозяйственные науки» КубГАУ (г. Краснодар, 2008).
Публикации. Основные положения диссертационной работы были
доложены и опубликованы на Молодежной научной конференции «Проблемы
экологии сельскохозяйственного производства» в 2005 г., Научно-
практической конференции посвященной 100-летию агрономического
образования на Дону «Проблемы экологии сельскохозяйственного
производства» (пос. Персиановский) в 2006 г., Международной научно-
практической конференции «Современные тенденции развития
агропромышленного комплекса» (пос. Персиановский) в 2006 г.,
Международной научно-практической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения академика ВАСХНИЛ П.Е. Ладана «Через инновации в науке и образовании к экономическому росту АПК» (пос. Персиановский) в 2008 г., Научно-практической конференции «Удобрения и средства защиты растений в интенсивном земледелии» (пос. Персиановский) в 2008 г., Всероссийской научно - практической конференции «Инновационное обеспечение развития
10 плодоовощного комплекса Юга России» (пос. Персиановский) в 2008 г., всего 8 печатных работ, в том числе 1 статья в сборнике научных трудов по овощеводству и бахчеводству (к 75-летию Всероссийского НИИ овощеводства) в 2006 г., статья в журнале, рекомендованном ВАК «Картофель и овощи» 2008, № 8.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 167 страницах машинописного текста. Работа состоит из введения, 7 глав, выводов, предложений производству, содержит 32 таблицы, 10 рисунков, 26 приложений. Список используемой литературы включает 184 источника, из которых 24 работы зарубежных авторов.
11 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
Экологические проблемы бессменного возделывания культур
Выращивание одних и тех же культур в течение двух лет и более на одном и том же месте приводит к одностороннему истощению почвы. Небезопасна монокультура и тем, что она приводит к накоплению в почве болезнетворных начал и вредителей в большей степени, чем при плодосмене (В.Д. Мухин, 1991).
При выращивании овощных культур в теплицах в почвогрунте накапливаются токсические вещества, особенно при длительном его использовании (Н.А. Смирнов, 1977). При бессменном выращивании огурца в теплицах в почве накапливаются вещества, вызывающие самотоксичность. Основным соединением, вызывающим самотоксичность огурца, является коричная кислота (Yu Guo — hui, Xie Yin - hua, Chen Yan - hong, 2006). Неправильное, а иногда и заведомо высокое количество вносимых химических средств защиты растений в сельском хозяйстве таюке приводит к накоплению токсических остатков в почве, продукции и к загрязнению окружающей среды (В.Н.Зейрук, 2000). Несбалансированное внесение минеральных удобрений приводит к нарушению плодородия почвы и снижению качества продукции из-за излишнего накопления нитратов и тяжелых металлов (Н.М. Глунцов, Г.И. Кособоков, 1995). Тяжелые металлы являются загрязнителями окружающей среды, особенно на территориях с высокой антропогенной нагрузкой. Высокое содержание их в пищевой цепочке с постепенной аккумуляцией может быть опасной для здоровья человека (J. Kucharski, J. Wyszkowska, 2004; Islam Ejaz ul, Yang Xiao - e, 2007).
По современным представлениям, токсичность почвы — это комплексное природное явление, обусловленное факторами как биологического характера (продукты метаболизма высших растений и микроорганизмов), так и абиогенного (недостаток питательных веществ для растений, кислая реакция среды, повышенное содержание закисных соединений алюминия и железа). Токсикоз почвы возникает также при внесении в нее веществ, способных становиться токсичными: удобрений, пестицидов, гербицидов (С.А. Самцевич, Л.И. Стефанович, 1978).
Многие исследователи считают одной из главных причин почвоутомления накопление в почве токсических веществ (О.А. Берестецкий, Ю.М. Возняковская, 1984). Почвоутомлением называют потерю или сильное снижение плодородия почвы вследствие выращивания некоторых сельскохозяйственных растений или при бессменной культуре одних и тех же видов. По проблеме почвоутомления опубликовано не очень много работ и обзоров, в которых почвоутомление рассматривается как комплексное природное явление, обусловленное многими причинами. Большинство этих причин (вынос питательных веществ, размножение сорняков и вредителей, ухудшение водно - физических свойств почвы и т. д.) может быть устранено внесением удобрений, пестицидов или агротехникой. Однако существует ряд механизмов почвоутомления, связанных с накоплением в почве физиологически активных веществ - токсинов, которые образуются при химическом взаимовлиянии растений, или аллелопатии. Аллелопатию в ряде случаев можно рассматривать как утомление почвы под одними растениями в результате чего она становится непригодной для произрастания других растений. Одни исследователи под почвоутомлением понимают прогрессирующее снижение урожаев при повторных посевах на одном и том же месте, другие полагают, что к понятию утомления почвы может и должен быть отнесен случай отсутствия развития и низкой продуктивности бессменной культуры независимо от общего состояния плодородия почвы (A.M. Гродзинский, 1979).
Повышение почвенной токсичности может происходить не только под влиянием бессменного возделывания, но и в результате неудачного выбора предшественника. Между тем данных по влиянию предшествующей культуры на токсичность почвы очень мало. Исследователей, занимающихся проблемой почвоутомления, всегда интересовал вопрос о причинах этого явления. Только при полном их изучении возможна разработка научно обоснованных мер по устранению его отрицательного действия. Известно, что культуры и способы их возделывания оказывают определенное влияние на микрофлору почвы. Имеются данные, что изменения в составе почвенной микрофлоры - это один из факторов изменения токсичности почвы (В.А. Трунова, В.Т. Лобков, 1986).
Имеются различные точки зрения относительно причин, обуславливающих токсикоз почв. Все они сводятся к двум основным. Согласно одной из них токсикоз почв обусловлен накоплением особых токсических веществ вследствие возделывания растений с нарушением правил агротехники. Согласно другой - наличие токсинов в почве отрицается, а «почвоутомление» объясняется недостатком питательных веществ, вследствие одностороннего выноса их из почв при монокультурах (Н.А. Красильников, 1958).
Кратковременная замена агрофитоценоза, внесение во время прерывания бессменности легкоусвояемых органических веществ — повышают разнообразие почвенной микрофлоры и снижают уровень фитотоксичности. Эффективность мероприятий по снижению действия почвоутомления непосредственно связана с продолжительностью монокультуры, которая в последние годы резко возрастает (А.П. Щербаков, 1996).
Самым надежным средством предотвращения почвоутомления является научно обоснованное чередование культур в севооборотах. Прерывание бессменности посевом других, разных по биологии культур, или чистым паром, улучшение состава негумифицированного органического вещества почвы внесение в нее остатков бобовых культур, использование пожнивных посевов, особенно сидератов, то есть применение приемов активизации почвенно — биологических процессов, способствует наиболее эффективному снижению почвоутомления (В.В. Черенков, Е.Н. Козлов, 1995).
Для преодоления почвоутомления в специализированное звено севооборота целесообразно вводить поля яровых зерновых и кормовых растений. Это дает положительный эффект по сравнению с бессменным (три года) выращиванием (А.Д. Витанов, Н.А. Гуща, 2004).
Почвенно - климатические и погодные условия места проведения опытов в 2005 - 2008 гг
Станица Багаевская расположена в Ростовской области. Почвогрунты в теплицах представлены естественными почвами региона - обыкновенными черноземами. Мощность гумусового горизонта (А+В) достигает 90 см. По гранулометрическому составу почва весьма однородна на значительную глубину и относится к средним суглинкам. Реакция среды слабощелочная. Содержание гумуса 3,5 - 4,1 %. Наименьшая влагоемкость корнеобитаемого слоя почвы 30,0 - 32,6 % от массы абсолютно сухой почвы. Плотность сложения 1,14 - 1,18 г/см , плотность твердой фазы 2,10 - 2,50 г/см , скважность 50,2 - 57,0 %.
По содержанию легкогидролизуемого азота в пахотном слое почвы им хорошо обеспечены, нитрификационная способность высокая. Обеспеченность фосфором средняя, обменным калием — высокая. Содержание карбонатов высокое, емкость поглощения - высокая. Подпочвы - лессовидные глины с высоким содержанием «белоглазки». Уровень залегания грунтовых вод более 3,5 м.
Территория опытного участка характеризуется засушливым климатом с высокими тепловыми ресурсами. Климат носит континентальный характер с умеренно жарким летом и с умеренно холодной зимой. В теплый период выпадает всего 200-250 мм осадков. Сумма активных температур здесь колеблется в пределах 3000-3200С, продолжительность безморозного периода 220-250 дней.
Температура воздуха имеет резко выраженный годовой ход. Годовая амплитуда экстремальных температур воздуха составляет 70-80 С. Средняя месячная температура июля 22 С, января -7 С.
Осень наступает в середине сентября. Начало осени характеризуется устойчиво теплой солнечной, сухой и почти безветренной погодой с умеренно высокими температурами днем и прохладными ночами. В первой половине октября температура воздуха переходит через 10 С в сторону понижения. Примерно в этот же период отмечаются первые заморозки.
Дожди приобретают обложной характер. В конце октября - первых числах ноября происходит устойчивый переход температуры воздуха через 5С и прекращается вегетация сельскохозяйственных культур. В середине ноября наступает зима. Обычно наблюдается более или менее длительный период «предзимья», когда происходит непрестанная смена похолоданий с удерживающимся снежным покровом и оттепелей с полным сходом снега.
Самым холодным месяцем зимы является январь. Средняя температура января -5...-8 С. В зимний период нередки резкие похолодания, когда минимальная температура воздуха понижается до -20.. .-25 С.
Среди зимы ежегодно наблюдаются оттепели, особенно часты они в декабре. В отдельные оттепельные дни температура воздуха может достигать +5 — +10 Си вызывать интенсивное снеготаяние. Снежный покров невысокий, в среднем 5-8 см. В декабре промерзание почвы приобретает устойчивый характер, т.е. почва находится в мерзлом состоянии продолжительное время (больше 30 дней) и оттаивание сверху носит уже временный характер или вообще отсутствует.
Характерной особенностью зимы является большое количество пасмурных дней: всего за холодный период их насчитывается от 50 до 100, ясных дней мало (3-5 дней в месяц). Ветры в холодный период отличаются большой скоростью, в среднем она составляет 5-7 м/сек.
Весна наступает в третьей декаде марта. К этому времени разрушается устойчивый снежный покров, оттаивают верхние слои почвы. Нарастание тепла весной идет очень быстро. Через 15 дней после начала весны температура воздуха переходит через 5 С, а 15-20 мая через 10 С.
Восточные ветры, холодные и влажные зимой, в апреле-мае становятся теплыми и сухими. Во время засух они приобретают характер суховеев. Суховейных дней в апреле-мае насчитывается 10-12. Во время суховеев скорость ветра достигает 10-15м/с, температура воздуха повышается до 30С, влажность падает до 15-25 %.
Лето жаркое, сухое. Максимальная температура наблюдается в июле, в самом теплом месяце года она составляет 22-24 С. Летние осадки носят преимущественно ливневый характер. Всего за теплый период (апрель-октябрь) выпадает по территории от 200 до 300 мм осадков. Ливневые дожди часто сопровождаются грозами, выпадением града. Характерной особенностью лета является частая повторяемость суховейных явлений. Общее число дней с суховеями составляет 60-80 дней.
Погодные условия в годы проведения опытов представлены в графиках (Рис. 2.4.1, 2.4.2, 2.4.3.) и в приложении А. По метеорологическим показателям температурный режим в весенний период 2006, 2007 и 2008 года был благоприятным для роста и развития томата и огурца. Среднемесячные температуры были выше среднемноголетних данных. Заморозки были только в апреле 2007 года, когда в весенних пленочных теплицах приходилось применять аварийный обогрев.
Летний период 2007 года был очень жарким, температурные показатели были выше среднемноголетних данных. Высокие температуры воздуха, как днем, так и ночью отрицательно повлияли на урожайность возделываемых культур. В 2006 и 2008 году среднемесячные показатели в летний период были близкими к среднемноголетним данным. Микроклимат в весенних пленочных теплицах поддерживался за счет парникового эффекта, искусственного увлажнения почвы поливами по бороздам, вентиляции через систему фрамуг. Наблюдались суточные колебания температуры и влажности воздуха, которые соответствовали изменению этих параметров вне теплиц.
Разработка теоретических основ подбора промежуточных культур для совершенствования элементов технологии бессменного выращивания овощньгх культур
За последние десятилетия интерес к промежуточным сидеральным культурам значительно возрос в связи с интенсификацией земледелия. Интенсификация сельского хозяйства, возрастающая потребность в продуктах питания поставили перед наукой и практикой задачу полнее использовать агроклиматические ресурсы периода вегетации для выращивания двух урожаев в течение года с одной и той же площади, усиленно внедрять посев промежуточных культур (С.С. Литвинов, 1992).
В условиях интенсификации и специализации земледелия особое значение приобретает биологическое окультуривание почв, обеспечивающие высокую биологическую активность и улучшение свойств почвы. В связи с этим возрастает значение промежуточных посевов (А.У. Газданов, 2005).
При разработке принципов подбора промежуточных культур мы основывались на результатах исследований многих авторов. Большинство из них (A.M. Гаврилов, 1985; А. Исаев, А. Платонов, 1986; А. Бабаев, 1988; В.А. Борисов, 1998; Н.С. Цыганюк, 1999; Н.А. Ступаков, Л.А. Герасименко, 2001; А.А. Акулов, 2004; Н.А. Зеленский, 2007; A.M. Ярушин, 2007; М.Е. Ершов, 2007; Н.И. Картамышев, 2007) рекомендуют использовать следующие промежуточные культуры, которые условно можно разделить на три группы: - озимые и яровые колосовые культуры (овес, рожь, рапс, пшеница, тритикале); - бобовые культуры (горох, вика, люцерна, соя, донник, люпин); - овощные культуры (горчица, редька масличная, редис, салат). Промежуточные культуры также можно разделить по срокам выращивания. Наиболее целесообразно возделывать озимые культуры, так как они возделываются более продолжительный период и успевают сформировать наибольшую вегетативную массу. Яровые культуры занимают более короткий промежуток времени, свободный от возделывания основных культур.
По мнению многих авторов (Е.К. Алексеев, 1936; A.M. Гаврилов, 1985; Л.С. Федотова, А.В. Алимбетова, 2005), практически все промежуточные культуры можно использовать в качестве сидератов. Они являются источником органического вещества, биологического азота и фосфора. Использование сидератов увеличивает урожайность последующих культур и способствует сохранению в почве элементов питания. К перспективным промежуточным культурам для использования в качестве сидератов в защищенном грунте следует отнести озимые колосовые (рожь, тритикале, пшеницу), яровые колосовые (ячмень, овес), зернобобовые (горох, вику) и ряд овощных (редис, редьку, горчицу, салат).
Нами изучены различные по биологическим особенностям промежуточные культуры при выращивании огурца и томата (Рис. 3.1 и 3.2): яровые и озимые колосовые (овес, озимая тритикале, озимая пшеница), зернобобовые (горох), скороспелые капустные (редис, горчица, салат).
Как видно из рисунка 3.1 и 3.2 выращивание промежуточных культур с заделкой их биомассы на сидераты происходило в свободный от основной культуры промежуток времени. Посев озимых культур проводили в середине октября. До этого времени в теплицах были убраны растительные остатки основных культур и сняты пленочные укрытия. Возделывание озимых культур является наиболее целесообразным с практической точки зрения, так как они занимают площадь наиболее продолжительный, свободный от основной культуры промежуток времени, который составляет около 170 дней. Яровые зерновые, зернобобовые и ранние овощные культуры занимают меньший промежуток времени, который составляет около 45 дней. Но за счет того, что теплицы накрывали пленкой в конце февраля - начале марта, перед посевом этих промежуточных культур, рост и развитие происходило непосредственно в защищенном грунте, где они успевали сформировать достаточно большую зеленую массу.
Как видно из таблицы 3.1 озимые культуры и горохоовсяная смесь сформировали наибольшую по урожаю зеленую массу, по сравнению с горохом и ранними овощными культурами. Среди овощных культур выделился редис, а салат по развитию надземной массы оказался наименее продуктивным.
Высота промежуточных культур в качестве сидератов показана на рисунке 3.3. Из рисунка видно, что наибольшую высоту имели озимые культуры - более 50 см. Яровые колосовые и зернобобовые достигли высоты 40 см. Самыми низкими по высоте были овощные культуры 8-12 см. Из всех выше перечисленных культур для возделывания в Ростовской области в наибольшей степени подходят озимая пшеница, овес, горох, редис.
Влияние промежуточных культур на фитотоксичность почвогрунтов и микробиологическую активность в них
Наиболее наглядно негативное влияние монокультуры томата и огурца в весенних пленочных теплицах проявляются в усилении фитотоксичности почвогрунта и негативных изменениях в ходе микробиологических процессов в почвенной среде.
Для оценки фитотоксичности почвогрунта в весенних пленочных теплицах использована методика биотестирования в модификации В.Б. Беляевой и А.В. Трусевич (2001). При этом фитотоксичность оценивалась по числу проросших семян основной культуры на третьи сутки и подавлению роста корешка проростка при проращивании в водной вытяжке из почвогрунта. В таблицах 4.5 и 4.6 приведена оценка фитотоксичности почвогрунтов в опытах. Из данных таблицы 4.5 видно, что на культуре томата наиболее высокий уровень фитотоксичности наблюдался в контроле с монокультурой томата в течение десяти лет и в вариантах, где в качестве промежуточных культур выращивали огурец и редис. Уровень фитотоксичности грунта по этим вариантам определен как средний.
Наблюдается снижение фитотоксичности грунта в вариантах, где в качестве промежуточных культур использовали горохоовсяную смесь и озимую пшеницу на сидераты. Лучшие показатели обеспечил вариант с использованием горохоовсяной смеси в качестве промежуточной культуры на сидераты. При этом наблюдалось увеличение числа проросших семян и снижение подавления роста корешка проростка. Уровень фитотоксичности грунтов после горохоовсяной смеси и озимой пшеницы оценен как низкий.
На культуре огурца отмечен более высокий уровень фитотоксичности почвогрунта в сравнении с культурой томата (таблица 4.6). В контрольном варианте число проросших семян на третьи сутки составило всего 64% к контролю, а подавление роста корешка проростка составило 68,2%. Уровень фитотоксичности почвогрунта определен как высокий.
При использовании других предшественников фитотоксичность почвогрунта снижалась. В наибольшей степени эффект снижения фитотоксичности проявлялся в вариантах с использованием в качестве промежуточных культур горохоовсяной смеси и озимой пшеницы. Уровень фитотоксичности почвогрунта по этим вариантам определен как низкий. Редис как промежуточная культура в качестве сидерата хотя и снижал фитотоксичность почвогрунта, но действовал менее эффективно - аналогично с таким предшественником как томат, что, по-видимому, связано с фитотоксичностью корневых выделений редиса.
На рисунке 4.1 представлена оценка динамики изменения фитотоксичности почвогрунта в весенних пленочных теплицах в зависимости от продолжительности использовании промежуточных культур. Оценка изменения фитотоксичности грунта показала, что при использовании в качестве промежуточных культур горохоовсянои смеси и озимой пшеницы на сидераты наблюдалось постепенное снижение фитотоксичности грунта и эффект носил кумулятивный характер.
На культуре огурца (рисунок 4.2) получены аналогичные данные по воздействию промежуточных культур на фитотоксичность грунта. Здесь также наблюдается кумулятивный эффект при использовании в качестве промежуточных культур на сидераты горохоовсянои смеси и озимой пшеницы. Дополнительное органическое вещество, вносимое с биомассой растений промежуточных культур, изменяет микробиологические процессы, происходящие в почвогрунтах. Проследить за этими процессами, можно как оценивая фитотоксичность грунта на основных культурах, так и непосредственно оценивая микробиологическую активность в почвогрунтах. Наиболее доступным способом оценки микробиологической активности почвогрунтов является аппликационный метод, который был использован нами для оценки изменения фитотоксичности грунта при использовании промежуточных культур. Активность целлюлозоразлагающих микроорганизмов по различным предшественникам на культуре томата и огурца представлены в таблицах 4.7 и 4.8. Из данных таблицы 4.7 видно, что использование промежуточных культур приводит к усилению активности целлюлозоразрушающих микроорганизмов. В наибольшей степени возрастала активность целлюлозоразлагающих микроорганизмов в горизонте 0 - 10 см при использовании таких промежуточных культур как горохоовсяная смесь и озимая пшеница. Разложение льняного полотна (%) на третий год использования промежуточных культур превышало контроль более чем в два раза.
На культуре огурца (таблица 4.8) получены аналогичные культуре томата результаты. Несколько меньше был эффект от использования в качестве промежуточной культуры редиса. Лучшими также оказались такие промежуточные культуры как горохоовсяная смесь и озимая пшеница на сидераты.
Монокультура томата и огурца приводит к накоплению фитопатогенной микрофлоры в почвогрунтах. Возрастает численность и вредоносность таких микроорганизмов, как Fusarium, Pytium, Sclerotinia, возбудителей черной ножки - Phythium debaryanum и Rhyzoctonia solani. Кроме того, в последние годы на огурце и томатах прогрессирует новая болезнь увядания - акремониоз (возбудитель Acremonium strictum). Возрастает поражение растений корневыми гнилями. Использование химических препаратов часто оказывается малоэффективным и дополнительно ухудшает баланс микроорганизмов в почвенном агроценозе. В первую очередь страдает полезная биота, среда в целом становится «нездоровой». Использование промежуточных культур позволяет в определенной степени реконструировать агрофитоценоз весенних пленочных теплиц, сделать технологический процесс более биологизированным.
