Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние некоторых физических и химических факторов на рост и продуктивность огурца и томата в регулируемых условиях

ВАК РФ 06.01.06, Овощеводство

Автореферат диссертации по теме "Влияние некоторых физических и химических факторов на рост и продуктивность огурца и томата в регулируемых условиях"

Санкт-Патербургский государственный аграрный университет

РГ6 о

2 В МАР 199'} 11е: "Равах рукописи

ШКИПЕРОМ Ольга Михайловна

ВЛИПНИЙ НЕКОТОРЫХ ФИЗИЧЕСКИХ И ХИМИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА РОСТ И ПРОДУКТИВНОСТЬ ОГУРЦА И ТОМАТА В РЕГУЛИРУЕШЬ УСЛОВИЯХ

Специальность - 06.01.06 - овощевод^во

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Санкт-Нетер^ург - Пушкин 1Ш '

ч Работа выполнена в ордена Трудового Красного Знамени Агрофизическом научно-исследовательском институте

Научный руководитель - академик Рсссельхозакадешш,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Е.И.Ермаков

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственны/ наук,

Ведущее учреждение - НПО "Белогорка" по растениеводству,

селекции и семеноводству (С8НИИСХ)

30 мин. на заседании Специглизированного совета па,£:и.37.03 по защите диссертаций в Санкт-Петербургском государственно аграрном университете по адресу: 189620, С.-Петербург - Пу кин, Ленинградское шоссе, д. 2, корп. I, ауд. ^39.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан "/О" 1994 г.

Ученый секретарь Специализированного совета

профессор Б.Г.Русанов;

кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник И.Б.Гараш

Защита состоится

час с

к.с.-х.п., доцент

Нечаева Л.С

Актуальность темы. Решение проблемы круглогодичного обеспечения населения свежими овощами в соответствии с научно обоснованными нормами потребления предусматривает значительное увеличение их производства в защищенном грунте при более рациональном использовании ресурсов и энергии при . выращивании высококачественной растительной продукции.

Значительные сезонные и суточные колебания интенсивности поступления физиологически активной радиации (ФАР) в сочетании с флуктуациями температуры в культивационных сооружениях оказывают существенное воздействие на-урожайность тепличных культур и качество получаемой растительной продукции. Сложное и переменное во времени взаимодействие световых и температурных условий создает значительные трудности в исследовании жизнедеятельности растений и управлении продукционкам процессом тепличных культур.

В промышленном ог ощеводстве защищенного грунта световой фактор остается пока трудно управляемом, поэтому исследования закономерностей адаптации растений к различтьч уровням освещенности являются весила актуальными. Помимо теоретического интереса, связанного с выяснением механизма адаптации растений к уровню освещенности, эти исследования тлеют и существенное практическое значение, принимая во внимание широкое использовашш искусственного освещения при выгонке рассады овощных культур в защищенном грунте, _а также интенсивное круглогодичное выращивание растений в светокультуре.

Наряду со световым фактором, температура окружающей среды оказывает значительное влияние на интенсивность фотосинтеза, ды-" хание, транспирацию, минеральный обмен и ростовые процессы, что в конечном итоге определяют-величину и- качество получаемого урожая. Температурные опти. .углы на разных этапах онтогенеза растений не остаются постоянными. При выборе температурного режима выращивания овощных культур в защищенном грунте ¿ажио учитывать взаимосвязь его с освещенностью,и поэтому температуру воздуха в'вегетационном помещении необходимо менять по этапам онтогенеза растений соответственно времени года, дня и погодным, условиям.

Раздельное изучение влияния внешних и внутренних факторов на, процессы жизнедеятельности и продуктивности растений широко ' применяется в физиологических гсследованиях с использоганием ве-гетационн.-климатических устан зон. Стлако. применявшиеся до сих -пор "етоды не позволял в : олной мсое устанавливать количественные связи, являющиеся основой для управления продуктивность-о

' растений в конкретно складывающихся условиях, с учетом взаимодействия комплекса факторов, их взаимосвязи н взаимовлияния.

.Получение планируемнх -зысоких урожаев в защищенном грунте тесно связано со свойствами корнеобитаёмых сред (КС) и системами жизнеобеспечения их корневых систем. Важную роль при этом играет оптимизация корневого и некорневого питания растений с целью интенсификации их метаболизма и "питания негативного воздействия дефицита лучистой энергии или значительного колебания температуры в окружающей среде, что приводит к снижению продуктивности посевов и качества получаемой растительной продукции.^ Н задачу наших исследований входило:

-- обоснование и разработка состава КС с оптимальными физическими и щдрофизич емкими свойствами и системы выращивания для интенсивного культивирования рассади и растешш на протяжении всего их. онтогенеза в регулируемых условиях; V исследование влияния световых и температурных условии на рост, развитие и продуктивности рассады огурца в вегетационных облу-чателышх установках;

- разработка технологии некорневой обработки растений растворами' кремшшсодер^ащего хелатного ыикроудобрения (КХМ) для шггенси-(¿¡икации их продукционного процесса в регулируемых условиях;

- выяснение влияния некорневой обработки посевов КХМ на продуктивность огурца в пленочных производственных теплицах;

- разработка нетрадиционного метода выращивания тепличных • уль-тур пп основе использования растворов формалина низкой концентрации, вводимых в питательный раствор, а также изучение влияния такого воздействия на рост, развитие и продуктивность тепличных растении (огурца и томата),включая качество получаемой растительной продукции;

- сортоиспытание растешш тсчата в вегетационной осветительной установке для целей круглогодичного производства высококачественной растительной продукции в регулируемых условиях.

Научная новизна. В диссертационной работе представлены результаты длительных комплексных исследований, часть которых получена впервые:

- разработаны приемы оптимизации условий шзнеобеспечеш.я корневых' систем растешш путем создания КС о благоприятными физическими и гидрофизическими свойствами для интенсивного выращивания рассад I и взрослых растений огурца и томата в рогу.штрусмих условиях;

- установлены закономерности формирования продуктивности и качества рассады огурца и томата при различном .сочетании световых и температурных условий, их выращивания;

- выявлено положительное воздействие кремнийсодержащего халатного микроудобрения на качество рассады и продуктивность растений при некорневой обработке огурца в условиях лимитирования лучистой и тепловой энергии;

- обоснован, разработан и реализован метод интенсификации продукционного процесса тепличных растении за счет введения в пита- тельный раствор формалина низкой концентрации, который защищен

патентом на изобретение Js 1729357, 1992 г.

Практическая значимость исследований определяется разработанными приемами интенсификации продукционного процесса тепличных культур при лимитировании лучистой и'тепловой энергий за счет некорневой обработки растений КХМ, являющимся основой экологически чистых энерго- и ресурсосберегающих технологий п защищенном • грунте i

На достижение указанных целой направлен разработанный нами способ повышения биолопиеской активности и увеличения"продуктивности тепличных культур путем введения в КС растворов формалина низкой концентрации.

Научна)! новизна и практическая значимость работы подтверждена патентом на изобретение.

Работа випс.люпа в течение 1987 - 1993 гг. в Агрофизическом научно-исследовательском институте (АФИ).

Апробация работы. Результаты работы докладывались на научной конференции молодых ученых в Агрофизическом ЧШ ( Ленинград , 1989 и 1990), научной конференции ЛСХИ (Ленинград-Пушкин, 1991), на конференции по примени..то регуляторов роста растений в ТСХА (Москва, 1993).

Публикации. Но материалам диссертации опуоликованн 5 работ, включая патент па изобретения.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введешш, главы литературного обзора, четырех глав экспериментальной части, обсуждение, выводов, предложений производству и списка цитируемо!" литературы (231" источник, в том числе 128 пностргчных). Содержание работы изложено на 168 страницах машинописного текста и вють чает рисугков и 18 таблиц.

Объекты и гготоды исследований. Воо проведенные наш исследования мо-но условно разделить на дв~ группы. Пернач включает

изучение реакции рассады .огурца на некорневую обработку раствором КИЛ в зависимости от температуры воздуха и уровня оптического излучения, которую изучали в веготационнэ-климатических шкафах ВКШ-73.

Рассаду бгурца, предварительно выращенную до фазы хорошо развитых семядольных листочков при температуре 24-1°С, помещали в ВКШ-73 на 15 суток. Растения были высажены в сосуды емкостью Р00 мл. Субстратом служила вермикулитовоторфяная смесь, позволяющая обеспечивать благоприятные условия жизнеобеспечения корней и высокую трансцпращтю растений. Вторая х'руппа связана с исследованием влияния слабых растворов формалина на качество рассады огурца и продуктивность томата. Эти исследования проводили в ве-' 'гота'аюшю-облучателыюй установке под лампами ДИаТ-400, которая предназначена для интенсивного выращивания овощных и других культур. Продолжительность светового периода составляла 16 часов в сутки, мощность лучистого потока составила 120-10 Вт.м-^ фАР. Температуру воздуха поддерживали па уровне 22±1°С, относительную влажность воздуха - 50 - 60 %. Продолжительность вегетации растении томата составила 75 суток.

Исследования влияния температуры.воздуха, уровня оптического излучения, а также условий жизнеобеспечения корневых систем на продуктивность огурца л томата проводились с использованием следующих методов: опр ¡деление зависимости между давлением влаги и влагосодсрка-нием корнеобитаемых сред методом пластинчатого и мембранного прессов .(Ревут, Роде, 1969);

- учет численности и исследование х'рупп микроорганизмов проводили с использованием общепринятых методик (Аристовская, 1962);

- отбор и подготовку растительных проб, определение сухого вещества.,' процентного содержания золы в органах растений - по общепринятым методикам (Ермаков, 1987);

- ацализ.элеиетного состава золы растений выполнен на рентгено-флюоресцентном анализаторе А-ЧО в аналитической лаборатории .. Почвенного института им. В.В.Докучаева;

- нитраты в плодах томата определяли иопометрическим окспросс-методом (Глунцов, 198Й;

- экспериментальные данные были обработаны статистическими методами с использованием аппарата нелинепюго регрессионного'анализа .Густыдъшгк, 1958; Зайцев, 1990);

- определяли биометрические показатели роста и продуктивности

растеши!: массу надземной части, массу корней и ллодов - весов™ методом, а площадь листовой поверхности - методом отпечатков (Третьяков, 1982).

РЕЗУЛЬТАТЫ ^ОБСУЖДЕНИИ 4

I. Изучение условии жизнеобеспечения корневых систем при ви-ращивании растений в регулируема: условиях.

Обеспечение корневых систем достаточным количеством минеральных веществ, води, кислорода воздуха служит непременным условием интенсификации корневого питания, повышения эффективности усвоения растениями лучистой энергии при фотосинтезе и формирования ими высокой продуктивности.

Искусственные КС, так же как и природные почвы являются аккумуляторами влаги и минеральных веществ, состояние и поведение которых взаимосвязано с физическими, физико-химическими и гидрофизическими свойствами этих сред.

Распределение влаги по высоте слоя исследованных нами КС (вермикулит, торф верховой и их смесь в соотношении 1:1) весьма неравномерно. Наибольшее количество влаги обычно содержится в низших слоях. Такое распределение влаги приводит к разному соотношению жидкой и воздушной фаз по высоте слоя КС. Сверху вниз идет увеличение объема жидкой и уменьшение объема воздушной фаз, а это оказывает существенное влияние на водно—воздушный режим •корней по выоотг слоя КС. В нижних слоях корни могут испытывать недостаток воздуха, причем этот недостаток воздуха будет усили- . ватьоя по мере нарастания корней. Основная масса корней накапливается обычно в нижних слоях КС, вызывая уплотнение системы КС-корни растений и увеличение влагоемкости в нижней части слоя КС. Иооледовано распределение влаги по высоте КС и соотношение воздушной, газообразной и твердой фаз при наименьшей влагоемкости изучаемых оубстратов: верхового торфа, вермикулита и их емзеи в соотношении 1:1.

Установлено, что наибольшей водоудерживающей способностью и минимальным содержанием гааовой среды в нижней части слоя обладает верховой торф. £,м вермикулита характерно достаточно высокое и равномерное содержание воздушной фазы прч равновесном влагосодержании после обильного увлажнения КС и отекания избытка влаги. Смеот. верхового торфа и вермикулита характеризуется достаточно высокой водоудерчлвагщей способностью при одновременном значительном содержании воздушной фазы (не менее 15 % по объему)

в шишей части слоя КС, что создает благоприятные условия жизнеобеспечения корневых систем растений (рис.1).

' ____________ Рис Л. Соотношение фаз и степень

доступности влаги растениям в КС, процент от объема; а - труднодоступная влага, б - легкодоступная влага, в - воздушная фаза, г - твердая фаза. I - вермикулит, 2 - смесь верхового торфа и вермикулита (1:1), 3 - ворховой торф.

ШЕ Ш □ Ш

-а о в г

Благоприятное соотношение фаз (аидкой, воздушной и твердой), г также плавность влагоотдачи в диапазоне давлении влаги и интервале от -5 до -100 кПа свидетельствует о реальных преимуществах по физическим и гидрофизическим свойствам смеси вермикулита с торфом (табл.1).

Таблица I

Гидрофизические свойства верхов то торфа, вермикулита и их счеси при различном всасывающем давлении влаги-(влажность КС в % от объема)

Давление влаги, к11а

Корнеобитаемая среда ---- ---

... • 5 10 30 50 .100

Верховой торф ' 46,7 36,4 25,4 22,8 '22,3

Вермикулит 35,7 35,3 31,6 29,1 28,1

Смесь верхового торфа и вермикулита 40,8 40,4 37,7 32,6 30,1

Объемная масса верхового торфа равна 0,12; вермикулита -OJO и -их смеси - 0,11 г.см-^.

Исследование зависимости давления влаги от влагосодерлашш КС позволило установить, что смесь верхового торфа.с вермикулитом обладает более высокой водоудер:хивающей способность;;) по срав-чр'-чш. п чепмпкулитом. '

Взаимодействие растений с природными почвами и различными КС осуществляется при участии многочисленных микроорганизмов,и их активность оказывает существенное влияние на уровень продуктивности растений как в естественных, так и в регулируемых условиях.

Исследование численности основных систематических групп микроорганизмов (бактерии, грибы и актиномицеты) в изучаемых нами субстратах (посла выращивания на них рассады огурца гибридов Московский тепличный в течение 20 суток) показало, что количество микроорганизмов в вермикулите было наименьшим, по сравнению с торгом и смесью торфа и вермикулита. Численность грибов в вермикулите била на уровне 5,03-Ю3, в то время как в торфе "их было 240Й-Т03, а в смеси тор4а с вермикулитом - 851,8-10 . Торф как органический субстрат содержит легкоразлагаемые вещества, поэтому численность микроорганизмов-здесь максимальна. Смесь верхового торфа и вермикулита содержала в сотни раз больше микроорганизмов, чем чистый вермикулит.

Благоприятные Физические, гидрофизические и биотические свойства смеси торТа верхового и вермикулита сопряжены с присутствием в вермикулите доступных для растений ряда минеральных соединений.

На основании проведенных исследований установлено, что смесь верхового торТа и вермикулита является такой КС, которая на про. тяжешш 15-20 суток вегетации обеспечивала поддержание благоприятных условна жизнеобеспечения корневых систем растений огург 1 и томата. Показано, что устранение лимитирующих факторов в создан- • ной нами КС позволило в "чистом" виде исследовать реакцию рассады огурца на взаимосвязанные изменения температуры воздуха, интенсивности оптического излучения и некорневой обработки растений КХМ.

Обоснована, разработана и конструктивно реализована малообъемная система ннтенсн ^ного выращивания растений при двухстороннем регулировании водного обмена корневых систем растений при неограниченной их аэрации (рис.2).

Отличительной"особенностью разработанной, нами системы выращивания растений является специальная подставка для контейнеров с рассадой, имеющей форму шалаша (рис.2). Вдоль нее-на различной высоте имеются углубления для обора питательного раствора при ва-• рхнем поливе через полипную трубку (6). На пот. зрхности подставки размещена влагопроводящая пористая тонкослойная КС (9), которая позволяет реализовать двухстороннее регулирование водного обмена корневых систем. После завершения поверхностного орошения пита тельный рас. вор из поддона (4) и углублений погзтавк! за счет

Рис.2.- Поперечный разрез вегетационного ■ устройства с двухсторонним регулированием водного режима корней растений. I - растильня,

2 - контейнер с рассадой,

3 - подставка, 4 - поддон,

5 - патрубок сливной,

6 - поливная трубка, 7,8 - крышки, 9 - влагопроЕодгацая пористая тонкослойная КС,

- капиллярных сил перемещается ко всей корневой системе растений, которые в процессе, роста размещаются на поверхности тонкослойной плоской КС (9). Сочетание неограниченной аэрации корней и непрерывное обеспечение их водой и элементами минерального питания создают благоприятные условия жизнедеятельности корневых систем.

Разработанная нами система интенсивного культивирования рас' тений была применена для исследования продуктивности сортов томата Белый налив, Грунтовый грибовский, Оттага-бО, Луна, Отличник, Лукич, Ливета и гибридов Портленд, Верлиока в светокультуре. Наибольший урожай плодов с одного растения был получен у сортов От-тава-бр, Луна, Отличник, Ливета, Белый налив, который составил от

- 950±80 до 700±65 грамм при плотности посадки 20 растений на I м^ площади' вегетационной установки. Проведенный нами анализ растительной • продукции показал, что наибольший процент сухого вещества содержали плоды томата гибридов Верлиока - 6,0 то жевремя у других исследованных сортов этот показатель был ниже и'составчл от 4,1 до 5,8 %. Количество нитратов у всех исследуемых, плодов томата было во много раз чиже предельно допустимой концентрации и не превышало 26 мг/кг при ЦЦК для томатов из защищенного грунта .

150 мг/кг (Агаев, 1987). На основании проведенных исследований показано, что наибольшее количество нитратов (26,2 мг/кг) содержалось в плацах то.м"та сорта Отличник. Плоды сорта Белый налив и_ гибрида Портленд содержали 8,9 мг/кг, сорта 0ттава-60 - II,2 кп/кг. Перспективными сортами томат- для светокультуры растений являются 0ттава-60,.Ливета, Белый, налив, обладающие небольшой высотой куста (до 40-50 +5 см), высокой урожайностью (до 900-80 грамм/растение) и цружнклосозревание.л пледов.

2. Разработка-приемов управления продукционна процессом растений -огурца в регулируемых условиях. Поиски и разработка приемов оперативного воздействия на продукционный процесс растений в

защищенном грунте открывают* пути повышения устойчивости сельскохозяйственных культур и предотвращения снижения их урожайности и качества получаемой растительной продукции при неблагоприятном для растений соотношении светового и температурного факторов в культивационных сооружениях.

Одним из путей снижения неблагоприятного воздействия лимитирующие факторов внешней среды на рост и развитие .рассады овощных культур является оптимизация минерального питания растений.

Нашими исследованиями установлено, что одним из перспективных путей оперативного воздействия на посевы является некорневая обработка растений разработанным в АФИ кремнийсодержащим халатным микроудобрением (КХМ), способствующим более эффективному использованию ими лучистой энергии и формированию высокой продуктивности.

Литературных данных, касающихся взаимного влияния света и температуры'на рост и развитие рассады огурца в регулируемых условиях, крайне мало. Для выяснения закономерностей взаимодействия светового и температурного факторов на рост и развитие рассады огурца нами проведены комплексные исследования влияния различных уровней оптического излучения при разных температурах воздуха на интенсивность продукционного процесса рассады огурца в вегетаци-онно-климатическнх камерах ВКШ-73. Шла исследована реакция растений огурца гибридов Лолита, Московский тепличный и Стелла на совместное действие указанных факторов.

При темпергтуре воздуха 18±1°С и уровне лучистого потока 20 Вт.м-2 ФАР наблюдается подавление ростовых процессов, что согласуется с результатами других исследователей (Палкин, 1983; Ко-собрюхов, Черешшх, 1986) .

Повышение уровня оптического излучения от 20 до 80 Вт.м_2ФАР при 18°С сопровождается у-илением ростовых процессов. Высота рассады при' уровне 20 Вт.м-2 ФАР составила х,5-0,2 см, при 40 Вт. г,Г 2 ФАР - 2,0±0,2 см и при 80 Вт.м~%АР достигла 3,0*0,5 см. Разницы между гибридами при рассматриваемых условиях оптического излучения не наблюдалось.

При минимальном уровне оптического излучения (20 Вт.м-%АР) повышении температуры воздуха вызывало чрезмерное удлинение междоузлий, а это неблагоприятно сказывается на качестве рассады. Повышение уровня оптического"излучения при температуре воздуха 18±1°С сопровождается увеличение:,- высотч рассады, а при других значениях температуры воздух? (23; 28,и 32°) наоборот, уменьшением длины стебля.

Выполненные нами экспериментальные исследования позволили установить, что интенсивность накопления сухой надземной массы рассадой огурца повышалась с увеличением температуры воздуха и уровня оптического излучения. Так, при уровне оптического излучения 20 Вт.м~2ФАР и температуре воздуха 32°С масса одного растеши гибрид Ств.йла составила 0,4*0,02 г, гибрид Аэлита - 0,6*0,03 г, гибрид Московский тепличный - 0,5*0,02 г. Увеличение интенсивности освещения до 40 Вт.м~2ФАР при температуре 32°С способствует повышению сухой массы у рассады всех гибридов на 25 %, причем разница между ними сохраняется. При уровне оптического излучения 80 Вт.м-2ФАР и температуре воздуха 32°С сухая надземная.масса одного растения у гибрида Аэлита составила 0,95*0,03 г. У гибридов Стелла и Московский тепличный при таких же условиях выращивания сухая масса одного растения составила соответственно 0,78*0,05 и 0,8*0,04 г.

Проведенные нами исследования позволили установить, что увеличение мощности лучистого потока приводит к интенсификации накопления сухой надземной массы рассадой огурца гибрид Московский тепличный. Так, при температуре воздуха 18°С минимальное значение сухой надземной массы в расчете на одно растете составляло О,1*0,ОЗглнаблюдалось при уровне лучистого потока 20 ВтдГ^ФАР. Увеличение интенсивности лучистого потока до 40. Вт.м-2ФАР привело к повышению сухой массы в 2 раза, а при 80 Вт.м~2ФАР сухая масса одного растения составила уже 0,32*0,04 г (18°С). При температуре воздуха 23°С сухая масса увеличилась при повышении уровня оптического излучения от 20 до 40 Вт.м~2ФАГ. Однако при облученности 80 Вт.м-2 ФАР роста сухой массы надземных органов растений 'при указанной выше температуре не наблюдалось. Дальнейшее повышение температуры воздуха до 28 и 32°С усиливало накопление сухой надземной массы растенйями огурца при интенсивности лучистого потока 40 и 80 Вт.м-^ ФАР, при этом рассада имела укороченный стебель.

Характер реакций рассады огурца других Гибридов в зависимости от температуры воздуха и уровня оптического излучения подобен росту и развитию рассады гибрид Московский тепличный.

Показано, что у рассады огурца гибридов Аэлита'и Московский тепличный изменение содержания сухого вещестза в надземной массе менее' выражено щ»г увеличении температуры воздуха, в. то время как у растений огурца гибрид Стелла наблюдалось с:шжение содержания сухого вещества.на 28 % {табл.2).

Таблица 2

Содержание сухого вещества и золы в листьях рассады гибридов огурца в зависимости от температуры воздуха (уровень освещенности 40 Вт.м-2 ФАГ)

поверхности, см

Теп- Площадь листовга"^ пера-тура возДуха,

°С

СузСое вещество,

/о

Содержаще золы,

Стелла

Аэлита

Московский тепличный

Стелла

Аэлита

Московский тепличный

Мос-ков-'

Стел- Аэли- ский ла та теп-' личный

18 42,3 65,3 58,2 10,9 8,8 9,2 24,3 25,5 23,2

23 95,4 119,3 92,4 8,7 8,3 8,9 24,2 25,1 23,0

28 132,4 149,5 131,5 8,8 8,5 9,4 23,3 24,8 22,8

32 99,6 115,3 112,5 8,1 8,7 9,2 21,5 21,4 22,0

НСР по площади листовой поверхности 20,5

Установлено, что адаптация растений огурца к свету низкой • интенсивности сопровождалась усилением развития их ассимиляционной поверхности. Площадь листовой поверхности при уровне оптического излучения 20 Вт.и-2 ФАР достигла таких же размеров, как и при 40 Вт.м-2 ФАР. Однако листовая пластинка растений гибридов огурца Стелла, Аэлита и Московский тепличный при низком уровне поступления лучистой энергии была тоньше и листья накапливали меньше сухой биомассы,-Отмеченное гзление-можно рассматривать как адаптацию растений к недостатку света.

Известно, что применение некорневой обработки растений микроэлементами дает положительный эффект при пониженных положительных температурах и недостаточной солнечной радиациг, когда снижается поглотительная способность корневых систем и нарушаются обменные процессы (.Коровин, 1972; Ринкис, 1972).

Впервые нами исследоваьа эффективность некорневой обработки растений КХМ на рост и развитие рассады трех гибридов огурца при сочетании различных световых и температурных условий их выращивания.

Наибольший положительный эффект на интенсивность накопления сухой надземной массы некорневая обработка КХМ оказала при уровне оптического излученп ■• 20 Втлк2"ФАР. Причем, разница между, контрольными и огитными растениями при всех изучаемых температурах воздуха была примерно одинаковой (рис. 3, а).

Температура воздуха, иС Рио. 3. Влияние температуры воздуха, уровня оптического излучения, некорневой обработки растений растворен,I КХМ на динамику накоплешш сухой надземной массы рассадой огурца, гибрид Московский тепличный. I - опытное; 2 - контрольное растение. • Уровни-оптического излучения : а - 20; б - 40; в.- 80 Вт.м-,"ФАР.

_о

При повышении интенсивности лучистого потока до 40 Вт.м ~ ФАР некорневая обработка раствором КИЛ рассады огурца оказалась менее эффективной при накоплешш сухой надземной массы, хотя разница между контрольными и опытными значениями статистически достоверна (рис.З, б). При уровне оптического излучения 80 Вт.м-^ ФАР разница составляла 3 - 5 % при всех указанных температурах воздуха (рис.З, в).

Исследовано влияние некорневой обработки раствором КХМ рассады огурца на формирование листовой поверхности при различных интенсивностях лучистого потока и температуры воздуха. Значительное увеличение листовой поверхности опытных растений, по сравнению с контрольными,наблюдалось при уровне оптического, излучения 20 Вт.м~%АР и температуре - воздуха 28°С и -составило соответственно 145*15 и 100*15 см2. На 30 % увеличилась площадь листовой поверхности у опытных растений при уровне оптического излучения 80 Вт.м-2 ФАР (рис.4).

. Проведенная нами статистическая обработка полученных экспериментальных данных многоеакторных опытов методом дисперсионного анализа позволила выявить степень влияния отдельных факторов, таких как температура воздуха, интенсивность лучистого потока и некорневая обработка растений раствором КХМ, а также их взаимодействие на продуктивность рассады огурца. Сравнение статистических критериев значимости (критерий Фишера, ^Г^.-критерий) экспериментальных данных с табличными подтвердили их достоверность.

Рис.4. Влияние температуры воздуха, уровня оптического излучения, некорневой обработки растений раствором ГСМ на динамику развития листовой поверхности рассады огурца гибрид Московски" тепличный. I - опытные; 2 - контрольные растения. Уровни оптического излучения: а - 20; 6-40; в - 80 Вт.м"2 ФАР.

Наибольшее влияние на интенсивность накопления надземной массы и площадь листовой поверхности тлеет температура воздуха (70 %), тогда как действие освещенности и некорневой обработки растений раствором КХМ заметно ниже и составляет соответственно 4,3 и 2,1%. Отмечается неаддитивное влияние факторов температуры и освещенности на метаболизм растений огурца и существенное (21 %) взаимодействие этих факторов.

В рамках метода нелинейного регрессионного анализа удалось интерпретировать экспериментальные данные, используя следующую трехфакторную математическую модель, учитывающую взаимодействие изучаемых факторов:

Ujx, = Х0+А i +ÜJ +СК+(АВ)^ +(АС),:с+(АВС (BC)¿y +

где XQ - генеральное среднее всего эксперимента;

A¿, BJ, Ск - дифференциальный эффект факторов: освещенность (А), температура (В), некорневая обработка растений раствором КХМ (С) на уровнях i , J , к соответственно; (АВ)^': (AC)¿£'» (ВС)- э(|фекты парного взаимодействия факторов на уровнях ¿J. , (X ,jс • ABC ~ эффект тройного взаимодействия; H¿j)c- ошибка эксперимента. Ошибка в многофакторном эксперименте указывает на вклад.в анализируемые процессы неконтролируемых факторов.

Предложенная математическая модель позволяет определить оптимальные значения тёмпературы воздуха и уровня освещенности, при которых показатели продуктивности рассады огурца максимальны. Кроме того, установлено, что некорневая обработка растенлЛ раствором

. КХ1.1 позволяет в среднем снизить на Н % энергозатраты, при сохранении высоких качеств выращиваемой рассади и открывает возможность разработки энергосберегающих и экологически чистых технологий в защищенном грунте.

рассады ^

Известна высокая отзгтзчивость на изменение количесиа минеральных элементов, подаваемых через КС, а также непосредственно на их листья. Такая реакция растений является достаточно четкой при интенсивном культивировании.

Установлена общая для трех исследованных гибридов огурца (Аэлита, Московский тепличный, Стелла) закономерность связанная с тем, что при некорневой обработке рассады' раствором КХ:Л в надземной массе растений содержание золи повышается по сравнению с контролем. Отмеченное нами явление свидетельствует о повышенной интенсивности процессов обмена в растительных организмах и усилению поглотительной функции корней.\

Выявлена температурная зависимость накопления зольных элементов в растениях при различной интенсивности оптического излучения. При облученности 20 Вт.м-2 ФАР и 32°с содержение золы посла некорневой обработки растений раствором ЮС,! повышается, а 1ри 80 Вт.и , наоборот, понижается по сравнению с контролем. Известно, что увеличение содержания кремния в надземных органах растений повышает устойчивость их к инфекционным заболеваниям (Воронков и др. 1984; Ермолаев, 1987). При обработке рассади огурца раствором КХМ наблюдается увеличение содержания в три раза соединений кремния в листьях при температуре воздуха 18°С и уровне оптического излуче-

О • ^ п

ния 20 Вт.м ФА! . При температуре воздуха выше 23 .С и уровне лу-

о

чистого потока 80 Вт.м" ФАР некорневая обработка растений КЫ способствует снижению родержания оксида"кремния по сравнению с контролем и это позволяет высказать предположение о-том, что при температуре воздуха выше 23°С круговорот соединений кремния в растениях интенсифицируется и с этим может быть связано выделение соединений кремния из корней растений в КС в процессе их минерального питания.

Накопление калия в растительных тканях способствует созданию благоприятного водного' режима растений; а такие более активному - поступлению и передвижению в них ионов минеральных веществ, что особенно актуально при неблагоприя ных условиях окружающей среды.

Нами установлено, что при температуре воздуха 18°С и интенсивности лучистого потока 20, 40, 80 Вт.м~^АР содержание .калия в золе контрольных растений составило соответственно 16, 19 и 25 %.

''одор;лшпе калия у отшшх рлстенкй при тех -же условиях выращива- • пин достигало соответственно 18, ?Л и 27 %, что способствовало повышению их устойчивости к стрессовым воздействиям.

Показано нами, что некорневая обработка растений раствором 1011 является регудяторным фактором круговорота микро- и макроэлементов в растениях. При дефиците этих элементов в определенных св&-тспдалтемпературных условиях наблюдается их поглощение, а при избытке - выделение через корнепую систему в КС (Ермаков, 1983).

Проведенные нами исследования но начальных этапах оптогенеза растений огурца трех гибридов (Стелла, Аэлита, Московский тепличный) и полученные положительные результаты открывают возможность повышения качества рассады огурца путем некорневой ее обработки раствором КХМ при пониженных температурах и уровнях оптического излучения. Выявлена возможность оптимизации метаболизма теплолюбивых культур при наличии лимитирующих факторов, что особенно важно для условий защищенного грунта.

Выявленное нами положительное влияние некорневой обработки растений г 'отводом КХМ подтверждено производственными испытаниями этого перспективного приема в условиях пленочных теплиц совхоза "Ручьи" чСанкт-Петербург). При некорневой обработке растеши! раствором КХМ в рассадный период, а также и в течение всей вегетации удалось повысить продуктивность огурца в среднем 2,0 кг/м. Указанная прибавка относится к ранней продукции. Эффективность разработанного нами приема в производственных теплицах подтверждена ак-- том внедрения.

3. Разработка метода управления продукционным процессом сельскохозяйственных культур в регулируемых условиях с помощью растворив формалина низкой концентрации. Важным компонентом современных технологии производства продукции растениеводства являются регуляторы роста . Синтетические соединения - ретарданты- способны . тормозить синтез ги'берелинов в растении, что способствует замедлению вегетативного роста стебля, его укорочопию^повышению устойчивости растений к неблагоприятным внешшш воздействиям. Достаточно широкое применение в качестве регулятора роста растет! нашел хлорхолинхлорид- (ССС), хотя экологические аспекты этой проблемы остаются злободневными и далеко неоднозначными.

На основании пройденных нами комплексных исследовании оказалось целесообразным использовать для этих целс^ слабые растворы • формальдегида - простейшего природного органического соединения.

Проведенные нами исслодовашгя подтвердили эффективность и экологическую безопасность гн-:;:.:оно:;.:я слабых ^с.-г^оэ чг.гиь.

(от 0,001 до 0,01 мм/л), добавляемых в питательный раствор или воду, на продуктивность рассады огурца•гибрид Московский тепличный. Рассаду выращивали в вегетационных облучательных установках методом почвенной культуры и агрегатопоники. Контролем служил вариант, где применяли питательный раствор или воду без формалина. Установлено, что в опытных вариантах растения тлели хорошо развитую корневую систему. Б варианте, где применяли формалин в концентрации 0,005 мл/л диаметр корневой шейки составил 10*0,1 мм, ч ".онтроле 8,5*0,2 ш. Масса листьев в варианте с концентрацией формалина 0,001 мл/л возросла на 26 %, содержание золы на 17 % по сравнению с контролем (табл.3).

Таблица 3

Влияние растворов формалина, введенных в питательный раствор, на рост и продуктивность рассады огурца гибрид Московский тепличный (КС-керамзит)

Концентрация Сухая масса растения, г Содержание золы,

раствора формалина, мл/л листья стебли надземная чаоть корни листья стебли . корни

Контроль (без фор- 2,31 0,80 3,11 0,91 25,0 17,0

малина) 20, b

0,001 3,12 0,83 3,95 1,21 24,5 26,0 19,0

0,005 3,06 0,85 3,91 0,97 28,0 25,3 20,0

0,0075 2,43 0,92 • 3,40 0,90 22,7 25,5 20,0

0,01 2,12 0,66 2,78 0,86 21,4 25,6 20,0

НСР05 по оухой массе 0,15

В результаты проведенных исследований нами установлено благоприятное влияние растворов формалина низких концентраций на развитие надземной массы рассады огурца, корьэй и увеличение при этом содержания золы в этих органах растений, что свидетельствует об интенсификации процессов метаболизма. Исследована эффективность олабых растворов формалина (от 0,001 до 0,01 мл/л), добавляемых в питательный растворена продуктивность томата и качество плодов. Растения томата опытных вариантов были выше по сравнению с контрольными на 2-3 см. В варианте, где применяли концентрацию формалина' 0,005 мл/л в питательном растворе растение томата имели мощную корневую систему,зольность корней была максимальной и составила 29,2 %, урожай одного растения превышал контроль на 28 Количество нитратов в плодах томата при выращивании их в светокультуре в среднем в десять раз шиш предельно допустимой концентрации. В варианте, где концентрац-л: формалина в питательном растворе составила 0,001 мл/л,нитратов было •

ТШПГ'П Т9 П мг/lrn а п и-питпптгр. тг rrrxrt Т.*П11ТТП[1'РГУ ТГ1Т П.'ПТ М IT /.TT

содержание, нитратов было на уровне до 14,2 и 13,0 мг/кг. Исследование содержания формалина в плодах томата, проведенное в ток'ико-логической лаборатории, показало, что накопление его в плодах то- » мата практически -не наблюдается, о чем свидетельствует акт экспертизы .

Выводы

1. Комплексными исследованиями выяснено влияние условий осве-щогаш, температуры воздуха и некорневой обработки растений огурца и томата -кремнийсодержащим хелатным микроудобрением на их рост и продуктивность в вегетационно-климатических установках, служащее ' методологической основой разработки приемов оперативного управления продукционным процессом посевов и создания энерго- и ресурсосберегающих технологий выращивания тепличных культур в защищенном грунте.

2. Построена многофакторная нелинейная математическая модель на осногашш полученных нами экспериментальных данных, учитывающая влияние температуры, уровня оптического излучения и некорневой обработки растений кремнийсодержащим узлатным микооудобрением и их взаимодействие. На основании установленных количественных критериев определены диапазоны оптимальных условий получения высококачественной рассады огурца при минимальных затратах энергии.

3. Выявлена реакция рассады огурца гибридов Аэлита, Московский тепличный, Стелла на некорневую обработку кремнийсодержащим хелатным микроудобрепием при различных световых и температурных режимах выращивания. Площадь листовой поверхности у опытных растений увеличивается-от 20 до 40 % в зависимости от условий освещенности и температуры воздуха.

4. Установлено, что некорневая обработка рассады огурца кремнийсодержащим хелатным микроудобрепием способствует накоплению в ор-гаах растенийсоодинений кремния, калия, фосфора; повышающих устойчивость рассады к неблагоприятным воздействиям абиотических факторов внешней среды, что позволяет погысить качество рассады огурца при лимитируемых температурах воздуха и уровнях оптического излучения.

5. Показало в производственных пленочных теплицах АКХ "Ручьи" в течение двух лет стабильное повышение урожайности огурца при некорневой обработке растозний кремнийсодержащим хелатным микроудоб-роннем на 2,0 кг.с I кв.м (подтверждено актом производственной проверю!).

о. Разрабоины приемы оптимизации условий" ;;;пзнеобеспе«'шпл

корневых систем растений, созданное вегетационное устройство обеспечивает благоприятное сочетание физических и гидрофизических факторов в корнеобитаемой среде для интенсивного выращивания рассады и взрослых растений огурца л томата в регулируемых уоловиях.

7. Экспериментально.установлена возможность создания корнеобитаемой среды с достаточно высокой микробиологической активностью и благоприятными физическими условиями на основе сиеси верхового торфа и обожженного вермикулита для проведения количественных исследований влияния физических и химических факторов на продуктивность огурца и томата в светокультуре при поддержании оптимальных условий жизнеобеспечения корневых систем в онтогенезе растений.

8. Обоснован, разработан и реализован нетрадиционный способ интенсификации продукционного процесса растений в регулируемых условиях, предусматривающий введение в питательный раствор формалина низкой концентрации. Способ защищен патентом на изобретение 1й 1729357.

9. Выявлено, что применение низких концентраций формалина при выращивании сельскохозяйственных культур открывает возможность повышения эффективности потребления; растениями минеральных веществ, получившее экспериментальное подтверждение, при сохранении высокого уровня урожая и качества плодов томата в регулируемых условиях.

Предложения производству. При выращивании рассады овощных культур в- зимних и пленочных теплицах, когда уровень естественной освещенности недостаточен для получения высококачественной рассады, -рекомендуется применять нзкорневую обработку посевов кремнийсодер-кащим хелатным микроудобрением с частотой один раз в десять дней.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах: •

1. Ермаков ЕЛ!., Шкиперова О.Ы., Мухоморов В.К.Качество-рассады огурца при различных температурах, освещенности и некорневой обработке кремнийсодержащим хелатным микроудобрением в регулируемых уоловиях. // Международный агропромышленный журчал, М., 1992. С.25.

2. Ермаков E.Ü., Ыкиперова О.М., Степанова O.A. Способ выращивания растений. Патент № 1729357, СССР. // Открытия. Изобретения. J992. N° 16 (офиц.бюлл.).

3. Ермаков Е.И., Икиперова О.Ы. и др. Фиторегулпторное действие растворов формальдегида слабой концентрации ... Ц Тез.док. П конф. Регуляторы роста и развития растений, Ы., ТСХА, 1993. С.184.

Шкиперова 0.1.1. Применение хела'тного мшфоудобрешш для некорневой подкормки овощных культур в защищенном грунте. - Л.,"991. ИЛ.

5. Шкиперова 0.И. Перспективные оо^та томатов для светокультуры. - Л., 1991. ИЛ.

ктивные сом

Ш4ф