Агроэкологические особенности выращивания капусты белокочанной и картофеля на выщелоченном черноземе Кубани

Создание в почвах повышенных уровней подвижных элементов минерального питания и пестицидной нагрузки оказало отрицательное влияние па биохимическую трансформацию свежего органического вещества и его гумификацию. В этих условиях интенсивность микробного разложения органических субстратов значительно возрастает и осуществляется по наиболее простому минерализационному пути или по пути "биологического сгорания" и выброса углерода в виде СО₂ в атмосферу. Коэффициенты гумификации при этом резко снижаются. Указанные причины привели к широкому развитию глобальных процессов деградации гумуса и снижению плодородия почв [Минеев, 1990, с.58−61]. Рациональная система удобрений - ведущий фактор повышения урожая и улучшения его качества, сохранения почвенного плодородия и улучшения состояния окружающей среды. Сегодня особенно важно остановить процессы снижения почвенного плодородия и за счет полного использования местных ресурсов края - органических удобрений, пожнивных и корневых остатков, отказа от сжигания соломы, введения в севооборот сидеральных культур и увеличение доли использования бобовых культур.

Благоприятные условия всех почвенно-климатических зон Краснодарского края позволяют выращивать, в целом по краю, более 40 видов овощебахчевых культур и картофель.

Капуста белокочанная - двулетнее растение, в первый год формирует кочан. После зимнего хранения при пониженной температуре высаженное растение дает семенной куст. Капуста является перекрестником. Опыляется насекомыми. Плод - стручок. От оплодотворения до созревания семян - около 70 дней.

Капуста относится к группе холодостойких растений. Степень ее морозоустойчивости зависит от возраста растения, сорта, агротехнических приемов возделывания. Семена начинают прорастать при температуре 2-3ºС, оптимальной температурой, при которой всходы появляются на 3-4 день, является 18-20ºС. Благоприятная температура для роста 15-18ºС. На юге России лучше возделывать жароустойчивые сорта и гибриды, способные хорошо ассимилировать при высокой температуре (выше 25ºС) [Павлов, 1963, с.88-91].

Сорта и гибриды белокочанной капусты различаются по требованиям к температуре при переходе к генеративному развитию. Образование цветух или формирование кочанов с недоразвитым цветоносом внутри - явление нередкое для ранней капусты, особенно при высадке в очень ранние сроки. При температуре 3-10ºС яровизация проходит наиболее интенсивно, уже начиная с фазы 4-5 настоящих листьев. Следует подчеркнуть, что вероятность цветух более высока при яровизации в фазе нарастания розетки листьев на высоком фоне азотного питания [Гикало, Фролов, 1997, с.4-14].

Капуста - растение длинного дня, который ускоряет ее рост и развитие. Оптимальной считается длина дня 17-18 часов. Недостаточное освещение, короткий день являются причиной вытянутой рассады, недобора урожая, удлинения вегетационного периода.

Капуста весьма требовательна к влаге, а недостаток ее в почве затягивает вегетационный период сортов, ослабляет кочанообразование, возрастает число недогонов, уменьшаются размеры кочанов. На юге оптимальные условия для культуры складываются при влажности почвы 80% НВ (наименьшая влагоемкость). Больше всего капуста нуждается в воде в период интенсивного роста розетки и формирования кочана.

На юге наибольшая потребность в воде отмечается в самый жаркий период - июль, август; в сентябре, с понижением температуры, расход воды падает. Однако переувлажнение почвы более губительно влияет на корневую систему, чем недостаток влаги, что приводит к угнетению растений, а, следовательно, к недобору урожая.

На рост капусты оказывает влияние не только почвенная влажность, но и влажность воздуха. Оптимальной считается влажность в пределах 50-75%. В предуборочный период требования к влажности воздуха повышаются. При снижении влажности воздуха ниже 50% рекомендуется проводить освежительные поливы путем дождевания. В условиях южного региона указанное мероприятие оказывает значительное положительное влияние.

Капуста растет практически на всех типах почвы, но особенно хорошо на слабокислых пойменных почвах, отличающихся повышенным плодородием и благоприятными физическими свойствами.

Капусту можно возвращать на тоже поле не ранее чем через 4-5 лет. Лучшие предшественники для капусты: озимые колосовые, однолетние бобовые, пасленовые, тыквенные культуры и лук.

Внесение органоминеральных и минеральных удобрений - обязательный элемент технологии выращивания любого сорта или гибрида F₁.

Динамика потребления питательных элементов связана с ходом нарастания массы растения и формирования кочана: максимальное потребление азота наблюдается в период нарастания розетки; фосфора, калия - в период активного роста кочана. Для нормального роста капуста нуждается в кальции, который также следует отнести к основным элементам питания.

Среди овощных капуста относится к группе среднеустойчивых к засолению почвы. Высокою устойчивостью отличаются жаростойкие сорта (Судья 146, Кубаночка МГ−1, Илона F₁, Марьяна F₁ и др.). Чтобы избежать отрицательного влияния повышенной концентрации солей в почве, необходимо подбирать сортимент, отличающийся интенсивным ростом в начальный период вегетации, что также характерно для жаростойких сортов и гибридов на юге.

Надо отметить, что гибриды F₁ более отзывчивы на повышенные дозы минеральных удобрений, чем сорта [Самодуров, Королева, 2009, с.3-6].

Картофель - один из основных продуктов питания. В клубнях картофеля содержится: сухого вещества - 13,1−36,8%, крахмала 8−29,4%, растительных углеводов до 0,98%, сырой клетчатки 0,2−3,9%, сырого протеина 0,7−4,6%, сырого жира 0,004−1,0%, золы 0,4−1,9%. Картофель - культура умеренного климата, но благодаря своей высокой пластичности может приспосабливаться к самым разным условиям среды. Растение плохо приспособлено к жаре и низким температурам. Клубни начинают прорастать при температуре 3−5ºС. Наиболее благоприятная температура почвы для клубнеобразования 15−20ºС.

Картофель светолюбивое растение. При недостатке света он слабо ветвится и цветет, стебли сильно вытягиваются, образует мало клубней, дает низкий урожай. Поэтому важным является густота стояния. Оптимальная густота стояния стеблей 220−250 тыс. шт. /га.

Картофель предъявляет высокие требования к воздушному режиму почвы. Большое количество кислорода из почвенного воздуха в процессе дыхания поглощает корневая система и клубни. Картофель требователен к влажности почвы. В начале образования ростков потребность во влаге целиком покрывается за счет материнского клубня. В начальный период формирования ботвы растениям надо мало влаги. По мере роста потребность во влаге возрастает. Продолжительная засуха во время цветения резко снижает урожай и ухудшает качество клубней.

Для нормального роста, развития и накопления урожая картофель нуждается в сравнительно большом количестве питательных веществ. Растениям вреден как недостаток, так и избыток азота. Достаточное питание фосфором способствует лучшему развитию корневой системы, раннему клубнеобразованию и большому накоплению крахмала в клубнях. Калий повышает устойчивость растений к заморозкам и болезням.

Лучшими предшественниками картофеля считаются озимые зерновые культуры, оборот многолетних трав, бобово-злаковые смеси, занятой пар. В овощных севооборотах на орошении картофель лучше размещать после огурца, зеленого горошка, капусты, корнеплодов [Тараканов, 2003, с.323−330].

5 Использование природного удобрения на основе свободного кремнезема Хотынецкого месторождения цеолитов при выращивании картофеля и капусты в условиях Краснодарского края

В Центральном регионе России разрабатывается Хотынецкое месторождение цеолитов (Орловская область). Хотынецкое месторождение является единственным месторождением этого полезного ископаемого в Европейской части России и представляет собой совершенно новый, ценнейший вид горнохимического сырья с широким спектром использования, большим спросом на мировом рынке и резким ростом добычи [Уникальные природные особенности …, 2013]. Природные удобрения на основе свободного кремнезема Хотынецкого месторождения цеолитов выпускаются компанией ООО "Алсико-Ресурс". Насыпная плотность − 600−700 кг/м³. Упаковка − в полипропиленовых мешках с полиэтиленовым вкладышем весом 25 кг в прочных полипропиленовых контейнерах со специальными стропами по 700 кг. Ориентировочная цена составляет 9000 руб. за тонну [Применение природных удобрений …, 2009].

Вопросы кремниевого питания сельскохозяйственных культур до сих пор недооцениваются земледелами, хотя его биологический круговорот на земле в полтора раза превышает количество потребляемого урожаем такого важного элемента как фосфор. Оптимизация кремниевого питания приводит к увеличению массы корней, их объема и общей активно-поглощающей поверхности. При этом корневая система меньше поражается вредителями и болезнями. В этой связи применение кремниевых удобрений увеличивает высоту растений, количество продуктивных стеблей и площадь ассимиляционной поверхности листьев.

Недостаток кремния в почве задерживает рост и развитие растений, повышает их восприимчивость к болезням и насекомым − вредителям. Исключение его из питательной среды в период репродуктивной стадии развития приводит к уменьшению урожая и снижению качества продукции. При полном отсутствии в питательной среде кремния нарушается ультраструктура и функции клеточных органелл, что приводит к преждевременной гибели растения. При внесении в почву кремний связывает почвенные частицы, что повышает ее агрегатированность, влагоемкость и буферность.

Цеолиты - это мелкие природные минералы осадочного происхождения, основу которых составляют кремнийсодержащие остатки планктона, содержащие необходимые и усваиваемые растениями соединения кремния, магния, калия и других элементов. По содержанию активного кремния эти агроруды можно отнести к природным кремнийсодержащим полиминеральным удобрениям.

Высококремнистые породы являются уникальным средством, как для сохранения плодородия, так и для повышения урожайности и получения экологически безопасной качественной продукции, которые позволяют поднять земледелие на качественно новый уровень. Эффективность удобрений зависит от биологических особенностей культуры, зоны возделывания и агрохимических и агрофизических свойств почвы [Применение природных удобрений …, 2009].

Краснодарский край является одним из основных производителей овощной продукции в России. В настоящее время под овощами в крае занято около 60 тыс. га. Поэтому использование минералов в качестве удобрений в крае весьма перспективно. Исследования проводятся в Центральной зоне Краснодарского края на базе ГНУ ВНИИ риса в отделе овощного и картофельного хозяйства в полевом мелкоделяночном опыте в условиях капельного орошения. Опыты проводились на районированных сортах - капусте F₁ Реванш и картофеле Удача.

Повторение в опыте 3-х кратное. Расположение делянок систематическое. Площадь учетной делянки 20 м² (2,8×7,15). Площадь под опытом 0,22 га. Схема посевов: капуста (50+90) ×45, картофель 70×30. Густота стояния растений картофеля - 48 тыс. шт. /га, капусты - 24 тыс. шт. /га.

Схема опытов.

. Контроль - без удобрения;

. Цеолиты - 0,5 т/га;

. NPK (рекомендованное в крае) - фон;

. Фон + цеолиты 0,25 т/га;

. Фон + цеолиты 0,5 т/га;

. Фон + цеолиты 0,75 т/га.

Минеральные удобрения и цеолит вносились на картофеле и капусте локально в борозды на глубину 12−14 см. Минеральные удобрения вносились в норме: под картофель - N₁₂₀P₁₁₀K₁₂₀ (локально); капусту - N₁₂₀P₁₁₀K₁₂₀ (локально).

Система защиты от болезней и вредителей одинакова для культур по всем вариантам и проводилась в соответствии с "Рекомендациями по комплексной защите сельскохозяйственных культур от вредителей, болезней и сорной растительности в Краснодарском крае на 2001−2005 гг." [Рекомендации по комплексной …, 2001].

Проведенные исследования показали, что цеолиты не оказывают влияния на скорость наступления фенофаз у овощных растений, но при этом существенно влияют на их рост (таблица 1, приложение А и таблица 3).

Таблица 3 - Биометрические показатели растений капусты белокочанной и картофеля в зависимости от норм вносимых цеолитов (среднее на 1 растение)

Представленные в таблице 3 данные биометрических исследований показывают, что в результате внесения цеолитов растения лучше растут, накапливают более мощную вегетативную массу и формируют большую ассимиляционную поверхность. Цеолиты, внесенные на фоне полного минерального удобрения, способствовали увеличению ассимиляционной поверхности листьев на 70-200%, массы вегетативной части растений на 15-40% и массы корней на 25-150%.

Данные по влиянию цеолитов на урожайность овощных культур представлены в таблицах 4 и 5.

Несмотря на высокую обеспеченность выщелоченного чернозема элементами питания растения хорошо отзываются на внесение минеральных удобрений.

На капусте внесение цеолитов в норме 500 кг/га обеспечивает достоверную прибавку урожая, составившую 4,7 т/га или 13,3% при урожайности в контроле 35,3 т/га и НСР (НСР₀₅ - наименьшая существенная разница для 95-ти % уровня вероятности) 2,2 т/га (таблица 4).

Таблица 4 - Влияние цеолитов на урожайность белокочанной капусты [По испытанию природного удобрения …, 2009, с.8]

НСР₀₅ = 2,2 т/га. Минеральные удобрения значительно повышают урожайность белокочанной капусты (52 т/га). Эффективность цеолитов вносимых на фоне минеральных удобрений составила 4,4-9,6%. Наиболее эффективным является локальное внесение цеолитов во время высадки рассады в норме 750 кг/га на фоне полного минерального удобрения N₁₂₀P₁₁₀K₁₂₀. Увеличение урожайности произошло в основном за счет увеличения массы кочана, составившей 2,08-2,14, кг, при массе в контроле 1,74 кг. На картофеле существенную прибавку урожая обеспечивало только совместное внесение цеолита на фоне полного минерального удобрения, составлявшее 8,9-11,3 т/га или 41,8-53 т/га, при НСР = 2,6 т/га или 9,6% (таблица 5).

Таблица 5 - Влияние цеолитов на урожайность картофеля и структуру урожая [По испытанию природного удобрения …, 2009, с.10]

НСР₀₅ = 2,6 т/га.

На картофеле наиболее эффективно внесение цеолита в норме 750 кг/га. Внесение цеолита без минеральных удобрений малоэффективно. Цеолиты не только повышали урожайность картофеля, но и товарность клубней. Выход товарной фракции клубней в вариантах с цеолитами составлял 86,5-93%, при товарности в контроле 76%.

Результаты биохимического исследования полученной в опыте овощной продукции показывают положительную роль цеолитов при возделывании овощных культур (таблица 6). В кочанах капусты с увеличением норм цеолита отмечается тенденция к повышению сухого вещества и общего сахара.

Известно, что избыточное содержание нитратного азота вредно для здоровья человека. ПДК принятые в России для овощных культур составляют (мг/кг сырого вещества): капуста - 300, картофель - 250. В условиях данного года накопление нитратного азота в овощной продукции было значительно ниже ПДК, и установить влияние цеолитов на накопление нитратного азота затруднительно.

Таблица 6 - Влияние цеолитов на накопление нитратов и биохимический состав овощной продукции [По испытанию природного удобрения …, 2009, с.15]

Таким образом, применение цеолитов при выращивании капусты белокочанной и картофеля положительно влияет на рост растений, увеличивая их биомассы по отношению к контролю без удобрений на 15-40%, ассимиляционную поверхность листьев на 70−200%. Внесение цеолитов на фоне минеральных удобрений на выщелоченном черноземе Кубани повышает урожайность овощных культур по отношению к фону: капусты 4,4-9,6%; картофеля 18,9-28,3%. Внесение цеолитов обеспечивает увеличение товарных клубней в структуре урожая картофеля на 10,5-17,4%. Внесение цеолитов в норме 750 кг/га повышает в овощной продукции содержание сухого вещества и общего сахара и не приводит к накоплению нитратного азота [По испытанию природного удобрения …, 2009, с.3−17].