Оптимизация агротехнических приемов выращивания томатов для безопасного питания

АГРОТЕХНОЛОГИИ И РАСТЕНИЕВОДСТВО

ОПТИМИЗАЦИЯ АГРОТЕХНИЧЕСКИХ ПРИЕМОВ ВЫРАЩИВАНИЯ ТОМАТОВ ДЛЯ БЕЗОПАСНОГО ПИТАНИЯ

OPTIMIZATION OFAGROTECHNICAL METHODS OF GROWING TOMATOES FOR SAFE FOOD

Григоров M.C., Кузнецов Ю.В.,

ФГОУ ВПО Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия

Grigorov M.S.; Kuznetsov J. V.

Volgograd state agricultural Academy

The ecological restrictions on water and nutrition regimes of the soil are submitted at cultivation of planned productivity of tomatoes at levels of 50, 60, 70, 80 and 90 tons from a hectare. The optimum combinations of water and nutrition regimes of the soil are considered at cultivation of tomatoes. The analysis of the data on water consumption, contents of nutrients and nitrates in a crop is resulted.

Представлены экологические ограничения по водному и питательному режимам почвы при выращивании планируемой урожайности томатов на уровне 50, 60, 70, 80 и 90 т плодов с 1 гектара. Рассмотрены оптимальные сочетания водного и питательного режимов почвы при выращивании томатов. Приводится анализ данных по водопотреблению, содержанию питательных веществ и нитратов в урожае.

ОБЪЕКТ И МЕТОДИКА

Экспериментальные исследования по разработке основных принципов оптимизации и управления водным и питательными режимами почвы как основными регулируемыми факторами ее плодородия проводились со среднеспелым сортом томата Волгоградец.

По первому фактору (режим орошения) для получения урожайности на уровне 50, 60, 70, 80 и 90 тонн плодов с 1 гектара изучали следующие варианты режима орошения:

1. Назначение поливов при влажности расчетного слоя почвы 85% НВ;

2. Поддержание дифференцированного предела снижения влажности почвы 65-75-65% НВ по схеме: 65% НВ от посева до образования соцветий и от молочной до полной спелости плодов, а от образования соцветий до молочной спелости - 75%;

3. То же при 75-85-75% НВ;

4. То же при 85-95-85% НВ.

По второму фактору (глубина расчетного слоя увлажнения почвы) изучали следующие варианты:

1. Расчетная глубина увлажнения почвы 0,6 м;

2. Переменная (дифференцированная) глубина увлажнения 0,3-0,6 м.

Поливы во втором варианте назначались по предполивной влажности

0-0,3 метрового слоя, а когда влажность в слое 0-0,6 м снижалась до принятого уровня предполивной влажности, поливная норма рассчитывалась на увлажнение 0,6 - метрового слоя.

Дозы удобрений (третий фактор) рассчитывали на планируемый урожай плодов томата 50, 60, 70, 80 и 90 т/га. При расчетах доз удобрений учитывали биологические особенности томатов, которые обусловливают динамику потребления и вынос элементов минерального питания растениями в расчете на единицу основной продукции как в целом за вегетацию, так и в межфазные периоды; планируемую урожайность, на основании которой рассчитывали вынос питательных веществ; содержание подвижных форм элементов минерального питания в почве, по которому определяли степень ее обеспеченности фосфором и калием, что необходимо для дифференцирования расчетных доз удобрений; результаты предшествующих полевых опытов по коэффициентам использования элементов минерального питания томатов на светло-каштановых почвах; окупаемость удобрений (образование основной продукции в расчете на 1 кг действующего вещества удобрений). Контрольным был вариант с естественным содержанием питательных веществ в почве (без применения удобрений). Исследования проводились на светло-каштановых почвах в степной зоне Нижнего Поволжья. Почва опытного участка содержит N03, Р2О5 и К20, соответственно, 4; 27,5 и 319 мг/кг.

Поливы проводились дождевальной машиной «Кубань-ЛК»; посев - по схеме 1,4x0,15 м. Норма высева - 1,6 кг семян на 1 гектар.

ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Минеральные удобрения как составная часть комплекса агротехнических мероприятий способствуют значительному росту продуктивности плодов томата. Растения томата, формируя урожай плодов, создают большую органическую массу и вместе с ней выносят из почвы значительное количество минеральных питательных веществ. Этот вынос для поддержания баланса в почве должен быть восполнен органическими и минеральными удобрениями. Система удобрений должна обеспечивать сбалансированное питание растений в процессе формирования программируемого урожая, бездефицитный баланс элементов минерального питания в почве. Поэтому, разрабатывая систему удобрений, необходимо учитывать вынос питательных веществ с урожаем. Важно также определить потребность культуры в питательных веществах в определенные фазы роста и развития при различных уровнях продуктивности, а также возможность удовлетворения этой потребности из запасов элементов минерального питания в почве. Для определения общего объема выноса питательных веществ из почвы необходимо определить их содержание в отдельных органах и в целом растении с учетом уровня планируемого урожая.

Анализ полученных нами данных показывает, что в течение периода вегетации растения томата неравномерно выносят питательные вещества из почвы.

Азот интенсивно поглощается растениями томата с самого начала вегетации. В первый месяц после всходов растения накапливали 7-12% от общего количества потребляемого за вегетацию азота. Наибольшая интенсивность поглощения его в наших исследованиях отмечалась с начала цветения растений. Самое высокое содержание азота в вегетативной массе отмечено в период плодообразования. К этому периоду растения накапливали 83-96% его общего выноса. Однако к фазе плодоношения и уборки в вегетативных органах наблюдалось снижение содержания питательных веществ, в том числе азота по всем вариантам, так как отмечено повышение их содержания в плодах.

Увеличение предполивного порога влажности почвы с 65-75-65% НВ (11=0,6 м) до 85-95-85% активизирует поступление азота в растения. В

вариантах опыта 65-75-65% НВ растения накапливали 122,8-156,0, а при интенсивном орошении с предполивным порогом влажности почвы 85-95-85% НВ - 240,2-258,5 кг/га азота.

Улучшение условий увлажнения посредством дифференцирования глубины промачиваемого слоя почвы (0,3-0,6 м) позволило растениям томата накопить азота больше на 9,4-23,8%.

Внесение расчетных доз удобрений увеличивало содержание питательных веществ в почве и способствовало увеличению потребления азота растениями. В варианте без внесения удобрений они накапливали 123,0-129,7, а на фоне внесения дозы удобрений, рассчитанной на 90 т/га плодов томата, -258,3-260,8 кг/га.

Потребление фосфорной кислоты растениями продолжается в течение всего вегетационного периода. За период от всходов до образования соцветий растения томата потребляют 8-13% поглощенного за вегетацию фосфора. В целом растение томата накапливает фосфора в 3,1-3,3 раза меньше, чем азота. К плодообразованию растения потребляют около 80% от общего количества фосфора. С началом созревания плодов потребление фосфора и азота снижается, наблюдается отток питательных веществ из вегетирующей части растения в генеративную.

В варианте с предполивным порогом влажности 65-75-65% НВ (Ь = 0,6 м) посевами томата накапливалось 35,7-47,8 кг/га Р2О5. С улучшением водного режима почвы потребление растениями фосфора увеличивалось. Максимальное его содержание (76,7-85,2 кг/га) было в варианте, где поливы назначались при влажности 85-95-85% НВ в слое почвы 0,6 м.

На делянках с переменным (0,3-0,6 м) слоем увлажнения почвы растения томата накапливали в среднем за годы исследований 51,6-79,9 кг/га Р2О5, это на 6,5-11,4 кг/га больше, чем в вариантах с постоянной глубиной увлажнения.

Повышение фона минерального питания способствовало увеличению содержания фосфора в растениях томата. Самое высокое содержание его (80,7-85,2 кг/га) отмечено в варианте с внесением дозы удобрений на получение 90 т плодов с га при режиме увлажнения 75-85-75% НВ (Ь = 0,3-0,6 м), это на 41,9-49,3 кг/га больше, чем в контрольном варианте.

В большом количестве растения томата потребляют калий. Динамика накопления его отличается от динамики потребления азота и фосфора. По межфазным периодам потребление калия томатами идет неравномерно. К периоду образования соцветий в растениях накапливается только 3-5% К20 от общего его выноса.

Интенсивность потребления калия возрастает в период плодообразования. К этому времени растения накапливают 58,0-71,8% К20. В период созревания плодов наибольшее потребление калия приходится на генеративную часть растений. Абсолютное потребление калия в 1,7 раза больше, чем азота и в 5,2-5,8 раза больше, чем фосфора.

Увеличение предполивного порога влажности способствует поглощению калия из почвы. На делянках с интенсивным режимом увлажнения (85-95-85% НВ, Ь = 0,6 м) к уборке плодов растения накапливали 407,2-431,7 кг/га, это на 170,6-219,9 кг/га больше, чем в варианте с жестким (65-75-65% НВ, Ь = 0,6 м) режимом увлажнения.

Независимо от предполивного порога влажности, дифференцирование глубины увлажняемого слоя почвы способствовало потреблению растениями калия. При чередовании больших и малых поливных норм растения к уборке накапливали калия на 29,4-54,7 кг/га больше, чем в вариантах, где поливы

производились только большими нормами.

Внесение расчетных доз удобрений увеличивало содержание калия в растениях томата на 46,9-103,1% относительно вариантов с естественным плодородием почвы.

Таким образом, использование питательных веществ растениями в процессе вегетации неравнозначно. В период массового цветения растения томата в среднем поглощали на 100 частей азота 27-29 частей фосфора и 70-75 частей калия. К фазе плодообразования соотношение питательных элементов в растениях изменялось следующим образом: на 100 частей N - 26-30 частей Р205 и 114-126 частей К20.

Анализ содержания питательных элементов в период уборки показал, что в растениях томата преобладает относительное содержание калия. На 100 частей азота в данный период приходилось 167-170 частей калия и только 29-32 части фосфора.

Из общего выноса азота на вегетативную массу приходится от 47,4 до 52,8%, на плоды - от 47,2 до52,6%. Несколько большее количество выносится с плодами Р205 и К20, соответственно 50,5-55,9 и 56,6-59,3%.

Улучшение условий увлажнения и минерального питания увеличивали вынос ЫРК на единицу продукции на 1,2-4,0%.

При выращивании любой сельскохозяйственной культуры важно получать не только высокие урожаи, но и обеспечивать их высокое качество. Анализ полученных нами данных показал, что с увеличением предполивного порога влажности почвы содержание сухих веществ в плодах возросло на

1,6%, при этом снизилось общее содержание сахаров на 2,6-8,1%. С увеличением предполивного порога влажности почвы на 5,9-30,8% увеличилась кислотность (по яблочной кислоте) и на 7,5-31,1% снизился сахарокислотный коэффициент. Его значения в среднем изменялись в пределах 6,2-11,2, это указывает на хорошие вкусовые качества плодов. Минимальное значение сахарокислотного коэффициента отмечено в варианте с назначением поливов по влажности 85-95-85% НВ.

Изменение влажности почвы с 65-75-65 до 85-95-85% НВ уменьшило содержание витамина С (аскорбиновой кислоты) с 17,0 до 16,2 мг на 100 г сырой массы плодов. По вариантам опыта колебания составили 0,6-2,4%. Содержание в плодах томата каротина возросло с 0,88 до 0,93 мг/100 г при увеличении влажности почвы с 65-75-65 (Ь = 0.6 м) до 75-85-75% НВ (Ь = 0-0,3-0,6 м). Дальнейшее увеличение влажности в среднем не оказало влияния на содержание в плодах каротина. Максимальное (61-99 мг/кг) количество нитратов содержалось в варианте с минимальным водообеспечением (65-75-65% НВ, Ь = 0-0,6 м). Отмечено снижение содержания нитратов до 54-66 мг/кг при увеличении увлажнения почвы. Независимо от условий возделывания томатов, содержание в плодах нитратов не превышало значения предельно допустимых концентраций (150 мг/кг).

Дифференцирование глубины промачивания увеличивало содержание сухих веществ в среднем на 1,6%, кислотность (по яблочной кислоте) - на 2,8-12,5% и каротин - на 1,1-2,2%. Изменение глубины увлажнения почвы в варианте с предполивным порогом на уровне 85% НВ не влияло на содержание каротина в плодах томата, но приводило к уменьшению содержания в плодах суммы сахаров на 5,5%. В вариантах 65-75-65 и 75-85-75% НВ дифференцирование глубины промачивания не влияло на данный показатель. Отмечено также снижение содержания аскорбиновой кислоты, нитратов и сахарокислотного коэффициента.

Улучшение условий питания за счет внесения минеральных удобрений оказывало заметное влияние на динамику описываемых показателей по вариантам изменения расчетных доз удобрений. С увеличением уровня питания в плодах томата повышалось содержание сухих веществ с 6,1 до 6,4%, суммы сахаров - с 3,2 до 4,0, аскорбиновой кислоты - с 15,6 до 17,5%, каротина - с 0,75 до 0,98%, значение сахарокислотного коэффициента - с 6,7 до 11,8. При этом снизилась кислотность плодов. По описываемым вариантам опыта не отмечено превышение нитратов ПДК. Увеличение дозы удобрений свыше расчетной на 60 т/га при поддержании предполивного порога влажности почвы на уровне 75-85-75% НВ снижало темпы изменения описываемых показателей.

Все исследуемые нами агроприемы оказывали влияние на изменение химического состава плодов, при этом сохраняя их сортовые особенности.

ВЫВОДЫ

Изменение содержания в растениях азота, фосфора и калия в период вегетации дает возможность определить потребление питательных веществ томатами. Потребность в элементах питания находится в тесной зависимости от величины урожая.

В среднем на 10 т плодов с соответствующим количеством вегетативной массы растения томата выносят азота - 33,5-34,8, фосфора - 9,8-

11,1 и калия - 56,8-58,5 кг.

С ростом предполивного порога влажности сахарокислотный коэффициент уменьшался с 11,2 до 6,2, а с увеличением доз внесения минеральных удобрений его значение возросло с 6,7 до 11,8. Содержание нитратов в плодах томата в описываемых сочетаниях факторов не превысило значения ПДК (150 мг/кг).