Изучение морфологических показателей и урожайности овощных культур на фоне внесения влагосорбентов в закрытом грунте

В статье представлены результаты опытов по оценке метода внесения влагосорбентов в почву в за­крытом грунте, оптимизированы способы внесения и дозы гидрогелей в общую почвенную смесь с последующим перемешиванием и высевом семенного материала, а также путем внесения по грядкам одновременно с посевом овощных культур. Испытывались следующие варианты внесения гидрогеля с различными почвенными смесями: контроль, почвосмесь + опилки, почвосмесь + гидрогель, почво-смесь + опилки + гидрогель. Опыты закладывали последовательно в весенний, летний и осенний пе­риод, без смены грунта. Установлено, что использование влагосорбентов в закрытом грунте способст­вует повышению всхожести семенного материала овощных культур, ускорению роста и увеличению накопления товарной массы. 

Актуальность. В последние годы особое внимание исследователей уделено сшитым полимерам, так называемым супервлагоабсорбентам или гидрогелям. Благодаря комплексу варьируемых уни­кальных свойств супервлагоабсорбенты нашли на мировом рынке самое широкое применение в ме­дицине, промышленности, сельском хозяйстве, при решении водных и экологических проблем.

В настоящее время все больше стран мира сталкиваются с проблемами дефицита питьевой и по­ливочной воды, особенно в странах аридного пояса. Часть территории Казахстана также находится в зоне рискованного земледелия, что связано с дефицитом поливочной воды, высокими летними тем­пературами, интенсивным испарением почвенной влаги, низким плодородием почвы и слабым усвоением используемых удобрений. Использование современных влагосорбентов отечественного производства позволит повысить всхожесть семенного материала, уменьшить отмирание молодых всходов из-за дефицита почвенной влаги.

Объекты и методика исследований

Объектами исследований являлись овощные культуры: редис сорта Вера, редис сорта РКБК, листовой салат Руккола, листовой салат сорта Кучерявец Одесский, петрушка листовая.

Опыты для овощных культур проводили в закрытом грунте, посев производили в посадочные ящики, содержание опытов осуществляли в лаборатории молекулярной генетики и биотехнологии биолого-географического факультета КарГУ им. Е.А.Букетова.

При закладке опытов с овощными культурами (редис сорта Вера, редис сорта РКБК, листовой салат Руккола, листовой салат Кучерявец Одесский, петрушка листовая) в закрытом грунте нами ис-пытывались следующие варианты:

• готовые почвосмеси для овощных культур;
• готовые почвосмеси + гидрогель;
• готовые почвосмеси + опилки;
• готовые почвосмеси + опилки + гидрогель.

Гидрогель вносили в 2-х вариантах: внесение при подготовке почвенной смеси с последующим перемешиванием объемов; внесение по рядкам непосредственно при посеве овощных культур(рис. 1).

Посев семенного материала проводили в 3 срока (февраль, июнь, август 2014 г.) для оценки эф­фективности 1-кратного внесения влагосорбентов. Посев в каждой серии опытов проводили одно­временно. Семенной материал делился на партии высева по количеству семянок. Посев салатов про­изводили поверхностно, семена редиса заделывали на глубину 0,5 см.

Оценку биологии прорастания семян и всхожесть оценивали в грунтовых условиях, с примене­нием стандартных методик [1-6]. Фиксировали следующие показатели: всхожесть, энергию прорас­тания, выживаемость проростков.

Культивирование овощных культур осуществляли в течение 3-4 недель, после чего растения выкапывались, оценивались морфологические показатели и урожайность.

Статистическую обработку результатов проводили при помощи программы Excell 2010.

Результаты и их обсуждение

На 1-м этапе в закрытом грунте нами проведены исследования по возможности проращивания семенного материала полностью на влагосорбентах, чтобы определить возможность использования в качестве основы для гидропонной культуры. Однако результаты показали, что на фоне внесения влагосорбентов семена овощных культур прорастали на 40-60 % хуже, чем в почвенной смеси с гид­рогелем (табл. 1, рис. 2); увеличивалось время получения всходов, снижались морфологические пока­затели проростков. Аналогичные результаты были получены при проращивании салата Руккола (рис. 3).

По-видимому, это связано с тем, что семена при прорастании требуют значительного количества влаги, однако в начальный период прорастания гидрогель не «отдает» влагу в нужной мере, что за­держивает как прорастание, так и сам рост молодых проростков. В дальнейшем, после формирования начальной корневой системы, всасывающая сила корней позволяет успешно использовать абсорби­рованную влагу.

Заложены опыты по оценке метода внесения влагосорбентов в почву. Гидрогели вносили дози-рованно в общую почвенную смесь с последующим перемешиванием и высевом семенного материа­ла, а также путем внесения по рядкам одновременно с посевом овощных культур (рис. 4).

Рисунок 4. Показатели всхожести семенного материала овощных культур при различных формах внесения влагосорбентов

Определено, что внесение в общую почвенную смесь с последующим высевом менее эффективно, чем внесение вместе с семенами по рядкам. Варианты с внесением гидрогелей в общую почвенную смесь показали результаты на 5-7 % хуже, чем в варианте внесения вместе с семенным материалом.

Таким образом, внесение влагосорбентов лучше производить вместе с семенным или посадоч­ным материалом.

На втором этапе нами заложены опыты с различными почвенными смесями. Опыты закладывали последовательно в весенний, летний и осенний период, без смены грунта. Полив проводили дозиро-ванно 2 раза в неделю нормами 200 мл на 0,003 м³.

Результаты показали, что на фоне внесения влагосорбентов наблюдается более активное и дружное прорастание семенного материала овощных культур (рис. 5-7, табл. 2).

Результаты прорастания семенного материала овощных культур в зависимости от почвенной смеси (средние показатели по трем повторностям опыта)

Начало прорастания обоих сортов редиса в закрытом грунте в контрольном варианте отмечено на 5-6-е сутки после посева, вариант с применением опилок прорастал на 3-4-е сутки, варианты с гидрогелем прорастали на 2-3-е сутки. Массовые всходы в опытных вариантах с гидрогелем появи­лись на 3-4 суток раньше, чем в контроле.

Прорастание салата Кучерявец Одесский в контрольном варианте началось на 7-8-е сутки после посева, варианты с гидрогелем прорастали на 5-6-е сутки, вариант с применением опилок прорастал на 4-5-е сутки, варианты с гидрогелем прорастали на 6-7-е сутки. Так же как для сортов редиса, мас­совые всходы получены раньше на 3-4 суток у вариантов с применением влагосорбентов.

Салат Руккола в контрольном варианте начал прорастать на 4-5-е сутки после посева, варианты с гидрогелем прорастали на 3-4-е сутки, вариант с применением опилок прорастал на 4-5-е сутки, варианты с гидрогелем прорастали на 3-4-е сутки. Массовые всходы получены раньше на 2-3 суток у вариантов с применением влагосорбентов.

Начало прорастания петрушки листовой в контрольном варианте наблюдалось на 13-14-е сутки после посева, варианты с гидрогелем прорастали на 10-11-е сутки, вариант с применением опилок прорастал на 14-15-е сутки, варианты с гидрогелем прорастали на 12-13-е сутки. Массовые всходы в опытных вариантах с гидрогелем появились на 3-4 суток раньше, чем в контроле (табл. 3).

Результаты показывают, что в 4-м варианте (почвосмесь + опилки + гидрогель) более низкие по­казатели выживаемости молодых растений, так как в закрытом грунте наблюдается поражение про­ростков грибковыми заболеваниями. Это происходит из-за создания режима повышенной влаги в почве за счет 2-х мульчирующих компонентов.

Таким образом, использование гидрогелей в сочетании с другими увлажняющими и мульчи­рующими компонентами не рекомендуется.

Вес овощных культур после 3-4 недель вегетации показал, что внесение гидрогеля способствует накоплению вегетативной массы, т.е. повышению урожайности корнеплодов и листовой массы (рис. 8).

Рисунок 8. Урожайность видов и сортов овощных культур в различных вариантах опыта с применением влагосорбентов (в пересчете на вес 1-го товарного растения, г)

Урожайность сортов редиса РКБК и Вера, листового салата Руккола, Кучерявца Одесского и петрушки листовой в вариантах опыта с влагосорбентами оказалась выше, чем в контроле, причем наилучшие показатели получены при использовании почвенной смеси с внесением гидрогеля (табл. 4).

Кратность использования грунта с внесенными влагосорбентами показала, что указанные выше показатели сохраняются как в 1-м применении, так и после 3-го применения, что позволяет осущест­влять многократное использование мульчирующего материала в закрытом грунте (рис. 9).

Рисунок 9. Результаты урожайности редиса сорта Вера в кратных посевах после внесения влагосорбентов

Таким образом, нами определен оптимальный способ внесения влагосорбентов — использова­ние при посеве вместе с семенным материалом. Использование влагосорбентов в закрытом грунте способствует повышению всхожести семенного материала овощных культур, ускорению роста и уве­личению накопления товарной массы.

Заключение

На основании проведенных исследований был сделан вывод о том, что оптимальный способ внесения влагосорбентов лучше производить вместе с семенным или посадочным материалом.

Выявлена кратность использования грунта с внесенными влагосорбентами, которая показала, что указанные выше показатели сохраняются как в 1-м применении, так и после 3-го применения, что позволяет осуществлять многократное использование мульчирующего материала в закрытом грунте.

Урожайность сортов редиса РКБК и Вера, листового салата Руккола, Кучерявца Одесского и петрушки листовой в вариантах опыта с влагосорбентами оказалась выше, чем в контроле, причем наилучшие показатели получены при использовании почвенной смеси с внесением гидрогеля.

Следует отметить, что использование влагосорбентов в закрытом грунте способствует повыше­нию всхожести семенного материала овощных культур, ускорению роста и увеличению накопления товарной массы.

Исследования выполнены в рамках грантового проекта КНМОН РК «Создание новых влагосор­бентов на основе сополимеров ненасыщенных полиэфирных смол для улучшения показателей всхо­жести и продуктивности некоторых сельскохозяйственных культур 2013-2015гг».

Список литературы

1. Зорина М.С., Кабанов С.П. Определение семенной продуктивности и качества семян интродуцентов // Методики ин-тродукционных исследований в Казахстане: Сб. науч. тр. — Алма-Ата: Наука, 1976. — С. 75-85.
2. Методика определения качества семян. ГОСТ 12038-84. — М., 1984. — 15 с.
3. Артюшенко З.Т. Атлас по описательной морфологии высших растений: Семя. — Л.: Наука, 1990. — 204 с.
4. Saatkamp A., Affre L., Dutoit T., Poschlod P. The seed bank longevity index revisited: limited reliability evident from a buri­al experimental and database analyses // Ann. Bot. — 2009. — 104. — P. 715-725.
5. Bekker R.M., Bakker J.P., Grandin U., Kalamees R., Milberg P., PoschlodP., Thomson K., Willems J.H. Seed size, shape and vertical distribution in the soil: indicator of seed longevity // Functional Ecology. — 1998. — 4. — P. 834-842.
6. Thomson K., Bakker J.P., Bekker R.M. The soil seed banks of North West Europe: methodology, density and longevity. — Cambridge: University Press, — 140 p.