Поддержание оптимальных значений кислотности и электропроводности питательного раствора в рабочем цикле светокультуры салата

исполнения, имеет большую информативность, анализируемый материал полностью сохраняется для дальнейшей работы.

5. Метод микрофокусной рентгенографии определения качества семян особенно эффективен при анализе их малого количества как в питомниководстве, так и в селекции плодовых культур.

ЛИТЕРАТУРА

1. Дерунов И.В. Рентгенографическое исследование семян различных сельскохозяйственных культур и продуктов их переработки: Дис. ... канд. биол. наук: 06.01.03: СПб., 2004. - 116 с. РГБ ОД, 61:04-3/1444

2. Архипов М.В., Потрахов Н.Н. Микрофокусная рентгенография растений. - СПб.: Технолит, 2008. - 194 с.

3. Архипов М.В., Демьянчук А.М., Гусакова Л.П., Великанов Л.П., Алферова Д.В. Рентгенография растений при решении задач семеноведения и семеноводства //Известия СПбГАУ. - 2010. - №19. - С. 36-40.

4. Рентгенографический анализ качества семян овощных культур: метод. указания/ отв. сост. к. с.-х. н. Ф.Б. Мусаев. - СПб.: Изд-во СПБГЭТУ «ЛЭТИ», 2015. - 42 с.

5. Рентгенография в виноградарстве: метод. указания/ сост.: Н.Н. Потрахов, М.А. Никольский, А.Ю. Грязнов, К.К. Жамова, Н.Е. Староверов. - СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2015. - 53 с.

6. Староверов Н. Е., Грязнов А.Ю., Жамова К.К., Ткаченко К.Г., Фирсов Г.А. Применение метода микрофокусной рентгенографии для контроля качества плодов и семян репродуктивных диаспор// Биотехносфера. - 2015. - № 6 (42). - С. 16-19.

7. Безух Е.П., Потрахов Н.Н., Бессонов В.Б. Микрофокусная рентгенография для оценки качества выполнения зимних прививок плодовых культур/ Плодоводство и ягодоводство России. - 2016. - Т. 44. - С. 106-112.

8. ГОСТ 13204-91 Семена косточковых и семечковых древесных пород. - М., Комитет стандартизации и метрологии СССР. - 1991. - 15 с.

9. ГОСТ 13056.1-67 Семена деревьев и кустарников. Правила отбора образцов и методы определения посевных качеств семян. - М.: Издательство стандартов, 1988. - 40 с.

10. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. - М.: Агропромиздат, 1985. - 351 с.

УДК 631.5:633.581.14

ПОДДЕРЖАНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЙ КИСЛОТНОСТИ И ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ ПИТАТЕЛЬНОГО РАСТВОРА В РАБОЧЕМ ЦИКЛЕ СВЕТОКУЛЬТУРЫ САЛАТА

А.Е. МАРКОВА, канд. с.-х. наук; А.П. МИШАНОВ; С.А. РАКУТЬКО, д-р техн. наук; Е.Н. РАКУТЬКО

В статье рассмотрены вопросы изменения кислотности (рН) и электропроводности (ЕС) питательного раствора, для выращивания растений салата сортотипа «Батавия» в культивационных

коробах при использовании 10% раствора азотной кислоты для корректировки рН. В качестве облучателей в вариантах опыта были установлены: светодиодный светильник фирмы LEDEL и светильники, представляющие собой комбинацию люминесцентных ламп со светодиодными излучателями. Облученность устанавливали на двух уровнях посредством изменения высоты подвеса облучателя: Рмин = 25 Вт/м2; Рмакс = 34,4 Вт/м2 при различном ^отношении цветов в спектре и полном отсутствии естественного освещения. Фотопериод для всех вариантов составил 18 час/сутки. В качестве субстрата применялся раскисленный агромелом верховой торф, заправленный макро- и микроудобрениями до уровня, мг/л: No64 - 200; Р - 60; К - 210; Са - 100; Mg - 30. Для каждого варианта использовалась отдельная система рециркуляции питательного раствора, позволяющая наблюдать за изменениями показателей рН и ЕС для каждого варианта в отдельности. Корректировка рН питательных растворов осуществлялась вручную один раз в сутки.

В период выращивания растений салата в рабочей зоне рН питательных растворов по вариантам опыта между корректировками повышалась до 6,29. В отдельные дни под светильником LEDEL рН раствора повышалась до 6,47, что возможно, обусловлено высоким содержанием бикарбоната НСО3 в прикорневой зоне. Содержание нитратного азота во всех вариантах опыта не превышало нормы ПДК по нитратам в салате (4000 мг/кг).

Раствор азотной кислоты оказывал слабое влияние на изменение показателя электропроводности питательного раствора, который находился в диапазоне 1,82... 2,0 мСм/см до корректировки и 1,89... 2,02 мСм/см после корректировки.

В результате исследований выявлено, что для поддержания оптимальных уровней рН и ЕС питательного раствора в рабочем цикле при гидропонном выращивании салата в условиях полного искусственного облучения светильниками с применением светодиодных излучателей и различным процентным соотношением между цветовыми диапазонами в спектре возможно использование 10%-ного раствора азотной кислоты.

Ключевые слова: элемент питания растений; кислотность (рН); электропроводность (ЕС); светодиодный источник; корректирование питательного раствора.

OPTIMAL PH AND ELECTRIC CONDUCTIVITY VALUES OF NUTRIENT SOLUTION IN THE LETTUCE GROWING CYCLE UNDER ARTIFICIAL LIGHT

A.E. MARKOVA, Cand. Sc. (Agr); A.P. MISHANOV; S.A. RAKUTKO, DSc (Eng); E.N. RAKUTKO

The article deals with the pH and electric conductivity variation in the nutrient solution for growing Batavia lettuce in cultivation boxes applying 10% solution of nitric acid for pH adjustment. Irradiation sources in the experimental variants were: LED lamp manufactured by LEDEL Company and lighting fixtures, which are a combination of fluorescent lamps with LED emitters. Irradiation was set at two levels by varying the suspension height of lamps: Pmin = 25 W / m2; P max = 34.4 W / m2 under different colour ratio in separate spectrum parts and the total absence of natural light. The photoperiod for all variants was 18 hours / day. The substrate was bog peat deoxidized by calcium carbonate for agricultural application and enriched with macro and micro fertilizers to the following levels, mg / l: Ntot - 200; P - 60; K - 210; Ca -100; Mg - 30. For each variant, a separate recycling system of the nutrient solution was used, which allowed to observe the changes in pH and EC in each case separately. pH of the nutrient solutions was adjusted manually once a day.

During the growing lettuces in the working area the pH of nutrient solutions in the experiment variants between the adjustments increased to 6.29. In some days under the LEDEL lamp pH of the solution

increased to 6.47. This is probably due to the high content of bicarbonate HCO3 in the root zone. The content of nitrate nitrogen in all variants of the experiment did not exceed the standard level of nitrates in lettuce (4000 mg/kg).

The nitric acid solution had a weak influence on the variation of electrical conductivity of the nutrient solution, which was in the range of 1.82... 2,0 MS/cm before the adjustments and 1.89... of 2.02 MS/cm after the adjustment.

The studies revealed that in order to maintain the optimal levels of pH and EC of nutrient solution in the soilless growing of lettuce under completely artificial irradiation by LED lamps and varying the ratio between the colour bands in the spectrum the application of 10% solution of nitric acid is quite feasible.

Key words: plant nutrition elements; acidity (pH); electric conductivity, LED light source; nutrient solution adjustment.

ВВЕДЕНИЕ

Постоянный контроль рН питательного раствора предотвращает появление нежелательных ситуаций, способных оказывать влияние на развитие растений.

Растения усваивают элементы в форме ионов - положительно или отрицательно заряженных частиц, которые содержатся в питательном растворе в зависимости от количества поглощенных ионов и формируется кислотность корнеобитаемой среды.

Кислотность питательного раствора оказывает влияние на доступность питательных веществ. Оптимальным диапазоном рН питательного раствора для салата считается 5,8 - 6,2 [1]. При рН < 5,5 снижается усвоение растениями Са, Mg, S, и Mo, а при рН > 6,1 происходит выпадение в осадок Р, снижается поступление Р в растение, также происходит связывание микроэлементов Fe, Mn, Cu, Zn и В в труднодоступные формы [2].

Повышение рН вызывает усиление питания растений азотом в нитратной форме с выделением в корневую зону ОН-.

Растения обладают избирательной способностью в усвоении элементов питания, В целом одновалентные питательные элементы (К и NO3) растение усваивает легче, чем двухвалентные (Са, Mg, SO4). Важное значение имеет концентрация питательных веществ в растворе. Высокая концентрация одного элемента может тормозить потребление другого элемента. При этом для гидропонной культуры салата важно поддержание соотношения между элементами, мг/л: K:NO3 (280:170); K^:Mg (280:100:30); NH^ (5:100); Са:Mg (100:30); Zn:Fe (0,23:1,9); P:Zn (42:0,23) [3].

Хороший рост достигается при усвоении растениями всех необходимых элементов питания в достаточном количестве.

Для любой культуры, выращиваемой в защищенном грунте, также важной характеристикой концентрации элементов питания является показатель ЕС -электропроводность питательного раствора. Оптимальная ЕС для многих культур составляет 1,5 - 2,5 мСм/см в период интенсивного развития. Для салата в весенне-летний период ЕС 1,6 - 1,7 мСм/см; в осенне-зимний период 2,0 - 2,2 мСм/см [1].

При высокой ЕС не все питательные элементы усваиваются растениями одинаково. Увеличивающаяся ЕС стимулирует усвоение К и NO3, а усвоение Са и Mg тормозится [4].

Показатель ЕС определяется числом ионов в растворе. Но для растений важно осмотическое давление, чтобы корни могли поглощать воду и осмотическое давление в клетках корня должно быть выше давления воды в корнеобитаемом слое.

Растение поглощает минеральные вещества корневыми волосками в зоне деления клеток. Усвоенные корнями ионы не вымываются, так как они уже прошли через мембраны плазмолеммы клеток корня. Однако, проницаемость плазмолеммы для различных ионов неодинакова. Для катионов К и N вся плазмолемма хорошо проницаема, для ионов Са и Mg плазмолемма имеет низкую проницаемость [4].

Для интенсивного потребления элементов питания необходима энергия, при этом большое значение имеет температура и доступ кислорода к корням. Поддержание заданной температуры воздуха и питательного раствора 18 - 20 °С, доступ кислорода к корням растений, выращиваемых в пластиковых горшочках с прорезями для выхода корней наружу к питательному раствору, подаваемому на лотки соответствовали условиям, предъявляемым к выращиванию салата на гидропонике в светокультуре.

Целью исследования является изучение влияния 10% раствора азотной кислоты на изменение показателей рН и ЕС питательного раствора при выращивании растений салата методом гидропоники при полном искусственном облучении с различным процентным соотношением цветов в спектре.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Экспериментальные исследования по выращиванию салата под светодиодными светильниками на гидропонике проводили в условиях без доступа солнечного света.

Салат сортотипа «Батавия» Афицион является популярным сортом со светло-зелеными листьями. Салат выращивали методом гидропоники с рециркуляцией питательного раствора в замкнутом цикле.

Облучение салата осуществляли светильниками с различными спектрами. Исследовали спектры с различными пиками на определенных длинах волн:

Спектр 1 - светильник агрофирмы LEDEL характеризовался соотношением цветов в спектре K^Kg:Kr = 31%:10%:59% с наибольшей долей энергии в красном поддиапазоне с соотношением K^KR = 1:2.

Спектр 2, получаемый от излучения восьми люминесцентных ламп OSRAM L 58W/840 Lumilux Cool White и светодиодов зеленого цвета марки LED STAR - 3W GREEN(2G3E) c ^отношением цветов в спектре K^Kg:Kr = 26%:47%:27% с наибольшей долей энергии в зеленом поддиапазоне. Соотношение K^KR = 1:1.

Спектр 3 - спектр, получаемый от излучения восьми люминесцентных ламп OSRAM L 58W/77 FLUORA(G13) и светодиодов синего цвета марки LEDEL STAR - 3W RLUE. Соотношение цветов в спектре K^Kg:Kr = 51%:21%:28% с наибольшей долей энергии в синем поддиапазоне с соотношением K^KR = 1,8:1.

Спектр 4, получаемый от излучения восьми люминесцентных ламп OSRAM L 58W/77 FLUORA(G13) и светодиодов красного цвета марки LED STAR - 3W RED (3R3E). Соотношение цветов в спектре K^Kg:Kr = 32%:22%:46% с наибольшей долей энергии в красном поддиапазоне с соотношением K^KR = 1:1,4.

Облученность в каждом отдельном варианте устанавливали на 2-х уровнях

2 2

посредством изменения высоты подвеса облучателя: Рмин = 25 Вт/м ; Рмакс = 34,4 Вт/м .

Фотопериод для всех вариантов составил 18 час/сутки.

Подачу питательного раствора начинали с момента выставления горшочков с растениями в фазе двух настоящих листочков в культивационные короба (стандартные) с

расстоянием между горшочками 185 мм. Питательный раствор готовили из стандартных макро- и микроудобрений, применяемых в теплицах при выращивании салата на основании рецепта питательного раствора для промышленных теплиц. В каждом отдельном варианте рециркуляция питательного раствора осуществлялась круглосуточно.

Сеянцы салата выращивали в верховом торфе, раскисленном агромелом с доведением рН торфа до 6,2 и заправленным макро- и микроудобрениями до уровня, мг/л: N^ - 200; Р -60; К - 210; Са - 100; М§ - 30.

В рабочем питательном растворе расчетное количество макроэлементов составило, мг/л: азота - 162,5; фосфора - 28,8; калия - 231,2; кальция 107,9; магния - 26,5 и микроэлементы.

рН питательного раствора измеряли рН-метром, иономером Эксперт 01; электропроводность раствора кондуктометром DIST WP4, подвижные формы элементов минерального питания определяли ионометрически иономером Эксперт 001 и спектрофотокалориметром ПЭ 5400В.

Показатель рН рабочего питательного раствора составил 6,04-6,05, электропроводность 1,85 - 1,89 мСм/см по вариантам опыта.

С момента постановки горшочков на лотки в стадии двух настоящих листочков ежедневно вели учеты температуры питательного раствора, показателя рН и ЕС.

Корректировку питательного раствора в «рабочей зоне» проводили ежедневно раствором 10%-ной азотной кислоты.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

В период выращивания растений салата в культивационных коробах показатель рН питательных растворов по вариантам опыта повышался до 6,29. В отдельные дни под светильником LEDEL рН раствора повышался до 6,47. Повышение рН питательного раствора, возможно, обусловлено высоким содержанием бикарбоната НСО3 в прикорневой зоне. В результате усиливалось поглощение растениями азота в нитратной форме. Анализ сока листьев салата показал, что содержание нитратного азота повысилось до 3294,6 мг/кг, однако, содержание нитратов не превышало нормы ПДК по нитратам в салате

[5].

В ранее проведенных нами исследованиях о влиянии спектрального состава света светильника LEDEL на рост и развитие рассады огурца и томата выявлена сильная генеративная направленность в приобретении темно-зеленой окраски листьев, укороченными междоузлиями у огурца, сильным опущением стебля томата [6, 7].

Снижение рН питательного раствора до 5,8...6,0 позволяет повысить доступность Р, Fe, Zn, Cu, Mn и Bu, предотвращает выпадение их в осадок [8].

В табл. 1 и табл. 2 представлены данные корректировки рН и ЕС питательного раствора.

Таблица 1

Показатели рН питательного раствора в процессе его рециркуляции

Варианты

До корректировки

После корректировки

х + 5х, Н+, г/л 8, Н+, г/л У,% 5х,% х + 5х, Н+, г/л 8, Н+, г/л У,% 5х,%

Спектр 1 6,29±0,043 0,152 2,41 0,35 5,98±0,19 0,061 1,02 0,32

Спектр 2 6,17±0,030 0,106 1,58 0,45 5,95±0,026 0,084 1,41 0,44

Спектр 3 6,21±0,035 0,122 1,96 0,56 5,99±0,018 0,058 0,97 0,31

Спектр 4 6,20±0,025 0,088 1,42 0,41 5,96±0,017 0,056 0,93 0,29

Показатели ЕС питательного раство Таблица 2 )а в процессе его рециркуляции

Варианты До корректировки После корректи эовки

х + 5х, ф, мСм/см 8, ф, мСм/см У,% 5х,% х + 5х, ф, мСм/см 8, ф, мСм/см У,% 5х,%

Спектр 1 1,82±0,023 0,080 4,39 1,26 1,89±0,017 0,056 2,96 0,89

Спектр 2 1,92±0,023 0,080 4,01 1,15 1,95±0,023 0,075 3,84 1,21

Спектр 3 2,0±0,031 0,110 5,50 1,58 2,02±0,020 0,094 4,67 1,48

Спектр 4 2,0±0,027 0,096 4,81 1,39 2,02±0,027 0,086 4,28 1,33

В вариантах под спектрами 2, 3 и 4 показатель рН питательного раствора в течение двух недель до корректировки составил 6,17...6,29, после - 5,95...5,99 (табл. 1). Наибольшее значение стандартного отклонения показателя рН, равное 0,152 отмечали под Спектром 1. Однако выравненность варьирующего признака по вариантам опыта была незначительной и составила 1,42...2,41% до корректировки и 0,93...1,41% после корректировки при высокой точности средней арифметической показателя рН, составившей 0,35...0,56% и 0,29...0,44% до и после корректировки питательного раствора соответственно.

Раствор азотной кислоты оказывал слабое влияние на изменение показателя электропроводности питательного раствора. ЕС по вариантам опыта до корректировки находилась на уровне 1,82±0,023...2,0±0,031 мСм/см, после корректировки 1,89±0,017...2,02±0,029 мСм/см (табл. 2). Стандартное отклонение показателя ЕС питательного раствора по вариантам опыта было незначительным: 0,080...0,110 мСм/см до корректировки и 0,056...0,094 мСм/см после корректировки при незначительном варьировании признака 4,01...5,50% до корректировки и 2,96...4,67% после корректировки. А также высокой точности средней арифметической 1,26...1,58 и 0,89...1,48% до и после корректировки соответственно.

Среднее содержание элементов питания в питательном растворе по вариантам опыта менялось незначительно и составило мг/л: в начале опыта N - 172,1; Р - 40,9; К - 201,7; Са -110; М§ - 28; в конце опыта N - 151,7; Р - 40,9; К - 231,8; Са - 100; М§ - 26,6.

Наибольший расход 10%-ного раствора Н№03 - 14 мл/м на нейтрализацию кислотности отмечали в варианте под спектром ЬБОБЬ, под спектрами 2, 3 и 4 расход азотной кислоты составил: 7,8; 10,4 и 9,4 мл; содержание нитратного азота в соке листьев по вариантам составило: 3174,5; 2982,9 и 1725,5 мг/кг (соответственно).

ВЫВОДЫ

В результате исследований выявлено, что при одинаковых исходных показателях питательных растворов, на момент выставления горшочков с растениями в культивационные короба и при использовании 10% раствора азотной кислоты для корректировки рН изменение показателей ЕС в различных вариантах опыта носят незначительный характер -1,82... 2,0 мСм/см до корректировки и 1,89... 2,02 мСм/см после корректировки. Показатель рН питательного раствора между корректировками по вариантам опыта достигал значений 6,17.6,29, при поддерживаемом 5,95...5,99. Наиболее заметное изменение рН и ЕС наблюдалось в варианте с использованием светодиодного светильника LEDEL при соотношении КВ:Ко:Кя=31%:10%:59%. Раствор 10% азотной кислоты может применяться для поддержания оптимального значения рН без существенного изменения значения ЕС питательного раствора.

ЛИТЕРАТУРА

1. Антипова О.В., Норкин В.А. Технология выращивания салата Фрилис на салатно-рассадных комплексах методом гидропоники //Теплицы России. - 2012. - №1. - C. 70-72.

2. Цыденданбаев А.Д. Контроль питания. // Мир теплиц. - 2005. - №5. - C. 24-25.

3. Михеева Н.О. Салаты на гидропонике. // Теплицы России, - 2004, - №2-3, - C. 2224.

4. Цыденданбаев А.Д. Полив и питание огурцов. // Мир теплиц. - 2012. - №1. - C. 14 -

24.

5. Цыденданбаев А.Д. Новые ПДК для нитратов в ЕС. // Мир теплиц. - 2011. - №6. -

C. 10.

6. Ракутько С.А., Маркова А.Е., Судаченко В.Н., Колянова Т.В. Определение эффективности светодиодных источников облучения при выращивании рассады томата и огурца. // Сб. научных трудов ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии, С-Петербург. - 2013.

- №84 - C. 82-89.

7. Ракутько С.А., Судаченко В.Н., Маркова А.Е. Оценка эффективности применения оптического излучения в светокультуре по величине энергоемкости // Плодоводство и ягодоводство России. - 2012. - Т. 33. - С. 270-278.

8. Куул А. Полив и питание растений, регулирование рН. // Мир теплиц. - 2011. - №4.

- C. 36 - 37.

УДК 58.087:635.52

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ БИОМЕТРИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАСТЕНИЯ САЛАТА (LACTUCA SATIVA L.) В СВЕТОКУЛЬТУРЕ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ДОЗАХ ОБЛУЧЕНИЯ

С.А. РАКУТЬКО, д-р техн. наук; А.П. МИШАНОВ; А.Е. МАРКОВА, канд. с.-х. наук; Е.Н. РАКУТЬКО; А.В. ВАСЬКИН