Как сохранить урожай огурца с помощью полива?
Текст: Т. А. Прокопенко, главный агроном ООО «АгроСоюз»
Одна из основных задач агрохимика — создать и своевременно, сообразно с фазами роста растения и условий, корректировать стратегию поливов. От этого зависит не только то, как сформируются растения, но и будущий урожай, который даже в условиях защищенного грунта точно предсказать нельзя.
С посева семян огурца в кубики на предприятиях защищенного грунта для агрохимиков начинается напряженный период. Задача — нарастить здоровую корневую систему и получить растения для теплицы. Но не менее важно и то, что происходит дальше. Необходимо не допустить сброса плодов, что вполне может произойти из-за несбалансированности питания растений и микроклимата.
СВОЙСТВА ГРУНТОВ
Для работы корневой системы большое значение имеют физические и химические свойства грунтов: плотность, плотность твердой фазы, порозность, воздухоемкость и наименьшая влагоемкость. Наиболее удобны в использовании грунты с плотностью 0,4–0,6 г/куб. см, так как при высокой плотности проникновение корней вглубь затруднено (они плохо развиваются из-за недостатка кислорода), а слишком легкие — слабо удерживают раствор. Порозность порядка 70–80% вполне достаточна. Также обязательным условием является наличие дренажа для отведения избытка воды.
Показателем водно-физических свойств субстрата, на основе которого рассчитывают режим полива, является наименьшая влагоемкость (НВ) — количество воды, которое удерживает грунт c не нарушенным сложением через полчаса после полива до насыщения. При этом надо понимать, что капельный полив сохраняет первоначальную структуру почвы, в то время как дождевание с грубым распылом и, особенно, шланговый полив ее существенно ухудшают. Органические материалы также существенно меняют физико-химическую структуру грунтов и их способность к обменному поглощению катионов.
С емкостью поглощения воды связано и такое понятие, как буферность — способность препятствовать изменению кислотности при поливах и внесении удобрений. Максимальное поглощение необходимых растению катионов и анионов через корень происходит при разных уровнях рН. Интервал, в котором совпадает доступность большинства элементов, у разных культур индивидуален. Для огурца это рН 6–6,2, но допустимо и рН 5,8–6,5. Общая концентрация солей (катионов и анионов) в почвенном растворе имеет решающее значение для поступления воды и питания через корни. При внесении неоправданно высоких количеств или накоплении балластных ионов из некачественных удобрений или из поливной воды, осмотическое давление повышается. По мере его приближения к уровню давления в корне, растение теряет способность поглощать воду и увядает. Поскольку измерить осмотическое давление сложно, используют связанный с ним показатель удельной электропроводности, обозначаемый как ЕС и исчисляемый в миллисимменсах/см (мСм/см). Приемлемое содержание водорастворимых солей в грунте составляет 0,3–1,2%, что соответствует 0,6–2,4 мСм/см.
Важнейшие характеристики грунта — содержание необходимых растениям элементов питания. Макроэлементы: азот, фосфор, калий, кальций и магний — нужны растению в больших количествах, а микроэлементы: железо, бор, цинк, марганец, молибден, кобальт – в миллиграммах. Отдельно стоит сера: ее одни авторы причисляют к макроэлементам, другие выделяют в группу мезоэлементов. Также относительно недавно было обнаружено благоприятное влияние внесения соединений кремния.
Требования к качеству поливной воды должны быть следующими: она не должна быть жесткой (Са — не более 350 мг/л, Мg — 60), содержание натрия не должно превышать 30 мг/литр, хлора — 100 мг/л, и общая концентрация солей — не более 500–1000 мг/л (для грунтовой культуры). Для применения капельного полива и, тем более, малообъемного выращивания требования более жесткие.
СТРАТЕГИЯ ПИТАНИЯ
Основное положение стратегии питания огурца состоит в поддержании оптимального уровня по отдельным элементам с учетом возраста и состояния растения, а также микроклимата и особенностей субстрата.
После достижения оптимального объема питательных веществ, перед посадкой ориентируются либо на компенсацию выноса питания с планируемым урожаем, либо берут за основу оптимальные уровни по фазам развития и достигают их дробными подкормками на основе анализа. Таким образом возмещают потерянные с дренажным стоком и употребленные растениями вещества.
При расчете системы питания принимают во внимание качество и возможности систем фертигации и соответствующее качество удобрений. После ранней посадки, в холодную пасмурную погоду, растения расходуют воду медленно, ее избыток грозит им гибелью, так что лучше, когда жидкой фазой занято менее половины пор. С повышением солнечной радиации поглощение раствора многократно увеличивается, так что он может занимать до 2/3 объема пор.
Чаще всего переувлажнение и несбалансированное накопление минеральных элементов происходят из-за переохлаждения, затяжной пасмурной погоды, перегрева или других причин. Питательные вещества в момент нарушения нормальной жизнедеятельности и после него не могут поглощаться и накапливаются в грунте, так что вносить новую подкормку не надо, это только усугубит ситуацию.
Нарушение энергетического обмена также влияет на водный режим: снижается способность растения удерживать влагу, транспирация, возрастает водоотдача. Об этом могут свидетельствовать бледно-зеленая, желтая окраска листьев, оранжевые, красные тона, некрозы, низкорослость и ксероморфизм (мелколистность).
АЗОТ
Азот (N) аммонийный — на ранних стадиях развития и нитратный — на стадии плодоношения является для растения основой формирования аминокислот и пептидов. В питательном растворе нужны обе формы в соотношении NH4+, NO3 — 1:3 (достаточно 5%). N — единственный элемент, который корни растения могут поглощать в форме ионов обоих знаков NO3– (заряд 5) и NН4+ (заряд 3). При рН 6,8 одинаково усваиваются обе формы. При рН 5 лучше усваивается NO3, при рН 7,0 — NН4.
При повышении температуры недопустимо высокое содержание NH4, это ведет к дефициту Са++ и Mg++ и может негативно влиять на плодообразование. NO3 при низких температурах транспортируется медленнее, и аммоний превращается в N аминокислот и амидов, что чревато отравлением растения.
При недостатке света аммоний никак негативно на растение не влияет, а вот интенсивный свет ведет к ограничению его роста. При этом старые листья сворачиваются, увядают, а ткани проводящих пучков разлагаются
При блокировке Са в жаркие дни растения также увядают, происходит замедление их роста. Даже если это не связано с чрезмерным затенением, наблюдается слабое ветвление, пожелтение, затем побурение и отмирание нижних листьев, также присутствует светло-зеленая окраска растения и плодов — в частности, искривленные зеленцы.
Темпы поглощения NO3 могут превышать скорость метаболизации, что ведет к накоплению его в продукции. В вакуолях NO3 безвредно для растения, но в организме человека восстанавливается до нитритов, которые блокируют снабжение клеток кислородом. Допустимая суточная норма нитратов 300–320 мг, или 4 мг/кг живой массы. Тем не менее, нитратное питание влияет на повышение содержания органических кислот и, как следствие, улучшение вкусовых качеств. Практика также показывает, что при работе на пониженных уровнях нитратного азота в питательном растворе < 15 мМ/л наблюдается внезапное полное отсутствие азота в мате, что ведет к понижению урожая и мелким плодам.
МАКРОЭЛЕМЕНТЫ
Фосфор (Р) поглощается и функционирует в растении только в окисленной форме (РО4)3– и распределяется в растениях аналогично его спутнику азоту, составляя 30% от его количества в растении. Оптимальное рН для фосфора — на уровне 6. В кислой среде он фиксируется с железистыми соединениями. С повышением рН происходит блокировка соединений Са++ и Mg++. Запасная форма фосфора — фитин, которая при старении оптимизирует водный баланс и максимально необходима для прорастания и заложения плодов.
По сути, фосфор — энергетический двигатель растения. В клетке корня анион Р включается в фосфосахара, фосфолипиды и нуклеотидов — АТФ. Основная составляющая в структуре ядра. При избытке (> 1%) нарушается усвоение Fe, Mn, Zn и дает темно-зеленую, сизую окраску листьев, мелкие молодые листья, слабое цветение, мелкие, деформированные цветки и завязи.
Калий играет важную роль в таких ферментативных реакциях, как растяжение клетки после деления, поддержание клеточного тургора, обеспечение ионного баланса, электрической нейтральности, транспорта сахаров, минеральных веществ и регулировании работы устьичного аппарата. При дефиците калия наблюдается замедленный рост, пониженный тургор, а сами растения легко увядают. Также может наблюдаться формирование каймы по краю листовых пластинок, а при остром дефиците то, что листья будут буреть и отмирать, жилки на старых листьях будут выглядеть вдавленными, зеленцы формироваться с заостренной верхушкой и пустотами. В свою очередь избыток калия ведет к недостаточности Ca++ и Mg++.
Калий поступает в растение в виде катиона К+ и не входит ни в одно органическое соединение. Оптимальными условиями для его внесения будут рН почвы 5,8–6,5 и 70% влажность в теплице, а для усвоения корнями растения — высокий уровень кислорода при t от 17 до 27 °C. Содержание К+ в растении, где он сосредоточен в молодых тканях, в 100–1000 раз превосходит его уровень во растворе.
Кальций (Ca), который поступает в растение в виде катиона Са++, накапливается в старых органах и тканях и обеспечивает такие свойства, как целостность и стабильность мембран, стабилизирует физиологию клетки и устойчивость к стрессовым ситуациям. Его усвоение зависит от концентрации в прикорневой среде и скорости транспирации, и увеличивается в присутствии иона NO3–.
В кислой среде при недостатке Са страдают меристиматические ткани и корневая система, прекращается образование боковых корней и корневых волосков, растительные ткани загнивают, кончики листьев буреют, а новые листья развиваются медленно. Избыток Са вызывает недостаточность К или Mg. Дефицит или избыток Са в растении может быть вызван низким рН субстрата, высокой ЕС, недостатком воды, низкой температурой и дисбалансом катионов.
Магний (Mg) поступает в растения в виде иона Mg++, обладает высокой подвижностью и находится в растущих частях, генеративных органах и запасающих частях. Накапливается в семенах. Недостаток Mg приводит к нарушению фосфорного, белкового и углеводного обмена: листья по краям приобретают желтый, оранжевый и красный цвета, а впоследствии развивается хлороз и некроз листьев. Избыток Mg может возникать при недостаточном поливе.
МИКРОЭЛЕМЕНТЫ
Сера (SO) поглощается в виде аниона SO4–. Ее недостаток проявляется на самых молодых листьях в виде хлороза (желтеют жилки), тормозится рост корней, стеблей и синтез антоциана. Избыток серы вызывает потемнение и замедление роста растений.
Кремний (Si) повышает устойчивость растений к таким абиотическим стрессам, как соленость, затенение, несбалансированность питания, повышает сопротивляемость гифам грибов в клетке и листьях. Кроме того, кремний усиливает прочность стеблей, детоксицирует, снижает количество свободных радикалов и способствует более равномерному распределению Mn и Zn.
Натрий (Na) токсичен для рассады и растения, его избыток относительно ионов Mg++ Ca++ вызывает образования частиц, забивающих поры в клетках, снижая их проницаемость и обмен. Он также ингибирует усвоение Са, что ведет к образованию вершинной гнили.
Хлор (Cl) участвует в регуляции тургора, фотосинтетическом разложении воды и клеточных делениях. Симптомы его токсичности — ожоги кромки листьев и их преждевременное пожелтение и опадение.
Железо (Fe) входит в состав хлоропластов и ферментов, участвующих в процессах дыхания и фотосинтеза, и само участвует в переносе энергии и синтезе хлорофилла. В форме Fe3+ выпадает в осадок и засоряет трубопроводы.
Недостаток железа, происходящий без образования омертвевших участков, характеризуется светло-, иногда беловато-зеленой тканью вдоль жилок молодых листьев, а сам рост и цветение растения замедляются.
Бор (B) участвует в росте пыльцевых трубок и прорастании пыльцы, но в то же время приостанавливает рост растения, которое становится хрупким, плоды же его прекращают развиваться. Ранними симптомами этого являются нарушения окраски кромки листьев.
Цинк (Zn) поддерживает запасы СО2 для фотосинтеза и стабилизирует включение в органические соединения и транспорт Р из корней в наземную часть. Дефицит Zn характеризуется задержкой междоузлий и листьев, появлением розеточности и мелколитности, хлорозом вдоль главных жилок и отмиранием кромок у молодых листьев. Характерным проявлением его недостатка является также асимметричность листьев на фоне их неравномерного пожелтения.
Что касается цинка (Zn), то его нормальное функционирование нарушает концентрация Р > 1%, высокие концентрации использование железа.
Медь (Cu) отвечает за транспорт электронов при дыхании и фотосинтезе, гормональную настройку, азотный и белковый обмен. Ее избыток ведет к тому, что растения легко теряют тургор, подвядают, а кончики листьев белеют. Концентрации меди в питательном растворе > 0,1 мг/л приводят к повреждению корней. При ее недостатке наблюдаются темно-зеленые с некротическими пятнами молодые листья, рост самого растения тормозится, плоды теряют качество, а микроэлементы В, Zn, Mn перестают функционировать.
Марганец (Mn) активирует ферменты процессов дыхания, азотного обмена и гормональной регуляции роста, и необходим для нормального протекания фотосинтеза. При его избыточности на черешках плодов появляются черные пятна, проявляется недостаточность Fe. При недостатке марганца происходит обесцвечивание участков листовой пластинки между жилками, сохраняющими зеленую или темно-зеленую окраску.
Молибден (Mo) влияет на накопление витамина С. При недостатке Mo нарушается азотный и фосфорный обмен, характерными симптомами которого являются хлороз на старых листьях, изменение окраски от оранжевой до розовой, и замедление роста.
Но это далеко не все факторы. Особое внимание нужно обратить на такие показатели климата в теплице, как температура, свет, влажность, вентиляция культуры. От всего этого будет зависеть, смогут ли растения поглощать питательный раствор. Следующим немаловажным фактором является своевременное выполнение технологических работ, так как при опоздании это приведет к перегрузке растения, которое будет находиться в так называемом «завале культуры», и, как правило, дней через 6–7 к сбросу огурца. Ярусный сброс плодов позволяет проанализировать, на каком этапе командой была допущена ошибка, исправить ее и предотвратить в будущем.