Урожайность овощных культур и качество продукции одновременно с генетическими особенностями в значительной мере определяются комплексом внешних условий, которые в той или иной степени обеспечивают реализацию генетического потенциала. Среди многообразного комплекса условий можно выделить основные факторы жизни растений.

1. Абиотические: тепло, свет, влага, воздушно газовый режим, минеральное питание.

Наличие всех этих факторов должно быть обеспечено на соответствующем уровне в течение всего периода от посева до уборки урожая. Ни один из факторов не заменяет другого. Все они играют определенную роль в жизни растений и действие их должно проявляться только в комплексе.

Воздействуя на факторы внешней среды, человек изменяет характер роста и развития растений.

Если один из факторов будет в недостаточном количестве, то именно он будет определять величину урожая. На каждом этапе жизни требования растений к условиям среды бывают различными и роль факторов изменяется.

2. Биотические: взаимное влияние культурных растений в посеве, воздействие сорных растений, полезной и вредной микрофлоры (болезни), полезные и вредные представители животного мира (вредители).

3. Антропогенные: созданные человеком методы культуры, хирургические приемы, воздействия на биоценозы машинами, воздействие химических веществ и физических средств.

По мнению Г. И. Тараканова, уровень реакции растений на воздействие факторов внешней среды определяют три показателя: оптимум (наиболее благоприятный для растения), минимум и максимум — крайние (экстремальные) значения показателей, при которых возможна жизнь растения.

В агрономической практике, оценивая реакцию растений на условия внешней среды, ограничиваются одним показателем — требовательностью. Правильнее оценивать реакцию растений по трем показателям: требовательность, устойчивость, отзывчивость.

Требовательность оценивается по интенсивности и действию фактора, обеспечивающего получение урожая и прохождение межфазных периодов, нормальный ход жизненных процессов.

Устойчивость — это способность растения переносить экстремальные значения факторов. Она определяется значениями минимума или максимума и продолжительностью их воздействия.

При уровне действия факторов, близком к летальному, часто возникают стрессовые ситуации, оказывающие сильное влияние на рост, развитие и продуктивность растений. Наиболее опасны условия, характеризующиеся быстрым неоднократным переходом от нормальных условий к стрессу и обратно.

Устойчивость растений к стрессам меняется в процессе онтогенеза. Она значительно сильнее в фазе покоя, при замедленных темпах роста.

Низкий диапазон устойчивости характерен для генеративных органов в период формирования гамет, оплодотворения и плодообразования, а также у проростков и молодых растений.

Отзывчивость — уровень реакции на повышение или понижение интенсивности действия фактора.

Уровень реакции растений на факторы внешней среды имеет важное значение для овощеводства и определяет возможности культуры, особенности технологии, затраты энергии и средств, темпы формирования, качество и размеры урожая, экономическую эффективность производства.

В овощеводстве всегда шла работа по двум направлениям: приспособление растения к внешним условиям и приспособление внешних условий к требованиям этих растений.

Среди приемов адаптации растений к условиям внешней среды основное значение имеет повышение генетического потенциала селекционным путем. Кроме того, адаптация растения к условиям внешней среды достигается путем воздействия на него приемами, повышающими его устойчивость к неблагоприятным ситуациям. К таким приемам относятся использование высококачественного посевного материала, стимуляция жизнедеятельности растений за счет закалки, протравливания, использования стимуляторов роста, применение рассадной культуры и хирургических приемов (прищипка, пасынкование, прививочная культура).

Влияние внешних условий можно изменять определением оптимальных сроков посева и посадки, местом и сроком возделывания культур, технологией их производства.

 

8.1. Тепловой режим

Температура — это основной фактор, определяющий сроки и возможности возделывания овощных культур в открытом грунте и энергозатраты в тепличном овощеводстве.

Наличие достаточного количества тепла обусловливает все жизненные процессы, протекающие в растениях от момента прорастания семян до конца вегетации, — фотосинтез, дыхание, усвоение и передвижение питательных веществ.

При высоких и низких температурах в тканях и клетках происходят необратимые изменения, приводящие к гибели. Повышение температуры до определенных размеров увеличивает фотосинтез и дыхание, затем может наступить необратимая коагуляция (свертывание) белков, а при понижении температуры снижается продуктивность фотосинтеза и дыхания. Температура, при которой уравновешивается приход и расход продуктов фотосинтеза, называется компенсационной точкой.

Отношение к теплу складывается из двух показателей: теплотребовательности, определяемой достаточной для нормального роста и плодоношения напряженностью теплового режима и количеством тепла в течение вегетационного периода, а также способности растения противостоять неблагоприятным температурам.

В зависимости от этих показателей предложены классификации растений. Наиболее совершенной из них является классификация, предложенная В. И. Эдельштейном, который делит овощные культуры на пять групп (табл. 3).

Таблица 3. Классификация овощных растений по требовательности к теплу

1. Морозостойкие или зимостойкие культуры. У растений этой группы рост начинается при +1 °C, но наиболее интенсивно идет при 15–20 °C. Вегетирующие растения могут переносить кратковременные заморозки до минус 8–10 °C. Находясь в состоянии покоя растения успешно перезимовывают, в особенности при наличии снежного покрова. К этой группе относятся все многолетние культуры, а также лук порей и пастернак.

2. Холодостойкие. Семена холодостойких культур прорастают при 2–5 °C. Оптимальная температура для их роста 15–20 °C. Растения могут переносить кратковременные заморозки до минус 2–7 °C.

Температура выше 25 °C угнетает растения, а при 30–32 °C наступает компенсационная точка, когда приход от ассимиляции бывает равен расходу на дыхание. К холодостойким растениям относятся: капуста, корнеплодные растения, салат, укроп, шпинат, репчатый лук и др.

3. Условно теплолюбивые растения. Для роста растений требуется температура 15–20 °C, при 10 °C рост приостанавливается, надземная часть растений погибает при 0 °C. Единственным представителем, относящимся к этой группе, является картофель.

4. Теплолюбивые растения. Семена теплолюбивых растений начинают прорастать при 15–16 °C. Оптимальная температура для роста и развития растений 24 ± 4 °C. При температуре ниже 15 °C и выше 30 °C ассимиляция прекращается. Снижение температуры до 0 °C приводит к гибели растений.

Теплолюбивыми растениями являются: огурец, кабачок, томат, перец, баклажан.

5. Жаростойкие. Рост и развитие растений идут нормально при такой же температуре, как и у теплолюбивых растений, но растения могут ассимилировать при температуре до 40 °C. К группе жаростойких относятся: арбуз, дыня, тыква. Устойчивость к экстремальным высоким температурам обусловливается способностью коагуляции белков. Например, у арбуза порог коагуляции находится около 50 °C, а у тыквы — 60–65 °C.

Овощные культуры, возделываемые в защищенном грунте, профессор В. А. Брызгалов разделил на три группы.

1. Требовательные к теплу растения: семейства тыквенные, пасленовые, фасоль. Оптимальная температура для их выращивания 23± 5 °C.

2. Культуры требующие умеренных температур (14±2 °C): капустные растения, укроп, салат, шпинат.

3. Растения требующие пониженных температур (4±2 °C), сюда относятся все доращиваемые культуры (цветная и брюссельская капуста).

Культуры и сорта не однородны по отношению к температуре внутри групп. Меняется это отношение и в период онтогенеза. Если набухание семян может проходить при низкой положительной температуре, то прорастание их может начаться при определенном минимуме тепла. Такой минимальной температурой для холодостойких культур является 1–5 °C, для картофеля, фасоли, кукурузы 8–10 °C, огурца, томата 14–15 °C, для баклажана, перца, дыни, арбуза 16–17 °C. Повышение температуры до 25–30 °C ускоряет прорастание семян, поскольку процессы превращения сложных органических соединений в более простые идут значительно быстрее. Однако и слишком высокая температура может задержать прорастание семян. По сообщению Г. И. Тараканова, семена салата не прорастают при 30 °C.

К моменту появления всходов питательные вещества семени интенсивно расходуются на новообразования и энергетические процессы. Поэтому в регулируемых условиях защищенного грунта с наступлением этой фазы температуру снижают для холодостойких культур до 8–12 °C, для теплолюбивых до 14–15 °C. В этих условиях корневая система продолжает свой рост, так как для ее роста температура должна быть на 3–4 °C ниже, чем для роста подсемядольного колена. Спустя 5–7 суток температуру постепенно повышают до уровня оптимальной для данной культуры. Температура окружающей среды в фазе цветения и плодоношения растений должна быть более высокой, чем в другие фазы.

Колебания температуры, обусловленные сменой дня и ночи, приводят к различной требовательности растений к теплу в течение суток. Это явление называется термопериодизмом.

Растения приспособились к перенесению более низких температур в ночные часы в связи с тем, что процесс ассимиляции в это время не проходит и расход энергии уменьшается.

Исследованиями П. Ф. Кононкова установлено, что в районах, где суточная амплитуда колебаний температуры высокая, а интенсивность освещения относительно низкая, термопериодизм проявляется в большей степени. Поэтому в ночное время температура окружающей среды должна быть на 5–7 °C ниже по сравнению с дневной. Это сравнительно легко достигать в условиях защищенного грунта. В условиях открытого грунта понижение температуры ночью — обычное явление.

Б. С. Мошков отмечает, что для овощных культур в ночное время снижать температуру не следует. Однако, как показали исследования П. Ф. Кононкова, это допустимо при условии высокой интенсивности дневного освещения.

Опытами научных учреждений установлено, что в пасмурную погоду температура должна быть несколько ниже, чем в ясную, так как интенсивность фотосинтеза в это время уменьшается, соответственно нужно и снизить расход питательных веществ на дыхание.

Профессор В. М. Марков рекомендует следующие оптимальные (благоприятные) температурные условия при пасмурной погоде: для капусты, репы, редьки, брюквы, редиса, хрена — 10–13 °C; для салата, шпината, укропа, моркови, петрушки, пастернака, гороха, щавеля, ревеня, лука-батуна, шнитт-лука — 13–16 °C; для репчатого лука, порея, чеснока, свеклы, сельдерея — 16–19 °C; для фасоли, кукурузы, тыквы, томата — 19–22 °C; для перца, баклажана, огурца, дыни, арбуза — 22–25 °C.

Установление оптимальной температуры для ясной погоды и для ночного времени проводится по формуле:

Топт = Тпасм± 7 °C.

Для условий ясной погоды +7 °C, для ночного времени: –7 °C.

Если для огурца в пасмурную погоду рекомендуется температура 22 °C, то для ясной погоды она должна быть 27–32 °C, а ночью — 15–18 °C.

Установление благоприятного теплового режима больше относится к условиям защищенного грунта.

В открытом грунте регулировать тепловой режим сложнее. Наукой и практикой разработаны приемы, с помощью которых можно в значительной мере улучшать температурные условия для растений.

Огородники издавна подбирали участки для ранних теплолюбивых культур, хорошо защищенные от холодных ветров, со склоном к югу. Участки, имеющие южный склон на 2–3 °C, теплее по сравнению с северными. Поэтому условия роста и развития растений на этих участках складываются благоприятнее, чем на склонах, обращенных к северу и востоку.

Важное значение для улучшения теплового режима имеет устройство гряд и гребней, способствующих лучшему прогреванию почвы.

По данным З. С. Лежанкиной, в условиях Ленинградской области температура почвы на глубине 5 см в среднем за вегетационный период в 8 ч была на грядах выше на 2,4 °C по сравнению с ровной поверхностью.

Значительное улучшение теплового режима бывает при применении кулис из высокорослых растений.

Исследованиями Т. А. Брызгаловой, М. С. Алисова, Н. Н. Гороховской и другими установлено, что температура воздуха между кулисами в ветреную погоду бывает на 1,5–4 °C выше, чем на не защищенном участке.

В южных районах кулисные посевы выполняют другую роль, они предохраняют основные культуры от перегрева.

На изменение теплового режима оказывает существенное влияние мульчирование почвы.

Особенно хорошо улучшает тепловой режим мульчирование светопрозрачной полиэтиленовой пленкой. Исследованиями установлено, что при мульчировании почвы пленкой температура ее на глубине 5 см была на 2–3 °C, а на глубине 20 см — на 2–2,5 °C выше, чем без мульчирования.

В условиях открытого грунта овощным растениям могут причинить вред заморозки, которые в северных и центральных областях страны продолжаются до 1–10 июня. Чтобы предотвратить вредное действие весенней низкой температуры, применяют дымление или дождевание за час до наступления заморозка. Насыщение воздуха парами воды или дымом препятствует излучению тепла и благодаря этому предотвращается снижение температуры.

Наряду с созданием благоприятных условий среды важное значение имеет приспособление самих растений к неблагоприятным условиям внешней среды путем проведения закалки семян и рассады. Закаленная рассада капусты может переносить заморозки до минус 5–7 °C.

Биологический процесс качественных изменений, связанный с воздействием на растение низкими положительными температурами в течение определенного периода, приводящий к образованию генеративных органов, в агрономической практике принято называть яровизацией.

Наличие периода яровизации свойственно озимым, двулетним и многолетним растениям, принадлежащим к группе холодостойких культур, происходящих из зоны умеренного климата, и является приспособлением к перезимовке, сложившимся в период эволюции. Однолетние овощные растения этой группы на воздействие яровизирующими температурами практически не реагируют или иногда ускоряют переход к образованию регенеративных органов.

Без пребывания в условиях пониженных температур культуры, требующие яровизации, генеративных органов не образуют. Не зацветают в подобных условиях, а продолжают расти капуста, корнеплоды, лук репчатый. Большинство этих культур в первый год жизни образуют розетку листьев, кочан, корнеплод, луковицу, корневище, в фазе которых идет перезимовка. В течение перезимовки или хранения растения яровизируются. На следующий год растения образуют цветоносы, цветут и дают семена. У многолетних культур яровизация повторяется ежегодно.

Культуры и сорта различаются по темпам прохождения и продолжительности яровизации. Южные и ранние сорта имеют относительно короткий период яровизации по сравнению с более северными и поздними.

Для перехода к цветению растений, прошедших яровизацию, необходимо воздействовать на них длинным днем.

В практике промышленного овощеводства с проблемой яровизации приходится сталкиваться при возделывании корнеплодов, репчатого лука, кочанных видов капусты. При выращивании на овощ у этих культур важно задержать яровизацию и не допустить образования генеративных органов в первый год жизни и, наоборот, стимулировать ее прохождение при культуре на семена.

Часты случаи массового стрелкования ранней белокочанной капусты, сельдерея при ранней высадке рассады в годы с холодной весной, южных сортов моркови и свеклы при посеве в центральных и северных районах.

Температура оказывает большое влияние на рост корней. Низкие положительные температуры корнеобитаемого слоя, приближающиеся к 0 °C, и высокие — в пределах 30–35 °C, вызывают однозначную реакцию — уменьшение общей длины корней, утолщение их, ярко белую окраску и поверхностное расположение в почве.

При температуре почвы 22–26 °C формируется наиболее мощная разветвленная корневая система. Значительное снижение температуры почвы в зоне корней ниже этого уровня, даже на относительно короткий срок, вызывает необратимые изменения, тормозящие рост корней и не только молодых, но и взрослых растений, снижая их продуктивность.

Существование в природе отрицательного вертикального температурного градиента внешней среды растения (воздух теплее, почва холоднее) не представляет наилучших условий для развития корневой системы. Оптимальные условия для роста корней и всего овощного растения в целом, а также его высшей продуктивности создаются при положительном вертикальном температурном градиенте (воздух холоднее, почва теплее).

Контрольные вопросы

1. Какие основные показатели характеризуют отношение овощных растений к условиям внешней среды?

2. На какие группы подразделяются растения по отношению к теплу?

3. Какими способами можно повысить холодостойкость и жаростойкость растений?

4. Что такое яровизация?

5. Пути регулирования теплового режима в открытом грунте.

 

8.2. Световой режим

Солнечный свет является важным фактором в жизни растений. За счет солнечной энергии, углекислого газа, воды, элементов питания с помощью хлорофилла растения создают и накапливают органическое вещество (фотосинтез), осуществляют транспирацию, синтез витаминов, ферментов, хлорофилла и других веществ, в результате чего обеспечивают формирование урожая.

Световая энергия солнца поступает в виде прямой и рассеянной радиации. Прямая радиация попадает на растения в виде параллельных лучей главным образом на наружные листья и в часы полуденного солнцестояния и имеет меньшее значение для растений. Наибольшее значение в жизни растений имеет рассеянная радиация, образующаяся в результате преломления солнечных лучей от взвешенных в атмосфере паров воды, кристаллов льда, пыли и т. д.

Овощные растения произошли из разных районов земного шара, поэтому у них и различное отношение к спектральному составу, интенсивности освещения и продолжительности дня и ночи (фотопериодизм).

Лучистая энергия солнца состоит из видимых лучей — 44 % и невидимых лучей: инфракрасных — 54 % и ультрафиолетовых с длиной волны 280–380 нм — 2 %.

Внутри солнечного излучения можно выделить три диапазона, влияющие на продуктивность и морфогенез растений (возникновение и развитие органов, частей организма): длина волны до 380 нм — ультрафиолетовая (УФ), 380–750 нм — физиологическая или фотосинтетическая радиация (ФАР), 750–4000 нм — инфракрасная ближняя радиация (ИК). В среднем растения на фотосинтез используют 1–1,5 % радиации, теоретически возможно использование до 10 %.

Качество света. Инфракрасные лучи с длиной волны 750–4000 нм в пределах оптимальных температур обеспечивают в растениях нормальное течение всех физиологических процессов, в частности повышают энергию фото синтеза, влияют на морфогенез и фотопериодизм.

Видимые красные (720–620 нм) и оранжевые (620–595 нм) лучи — основной вид энергии, необходимой для фотосинтеза и морфогенеза (формирование органов) зеленых растений, их роста, цветения и плодоношения. Желтые (595–565 нм) и зеленые (565–490 нм) лучи мало влияют на физиологические процессы. Растения в этих лучах растут и развиваются медленно.

Синие (490–440 нм) лучи и фиолетовые (440–380 нм) обусловливают нормальный обмен веществ, стимулируют формирование побегов и листьев. Растения растут и развиваются нормально только при наличии всех видимых лучей. Ультрафиолетовые лучи — невидимые. Наиболее длинные из них (380–315 нм) задерживают вытягивание стебля, повышают содержание в овощах витаминов. В защищенном грунте эти лучи частично задерживаются стеклом. Витамина С в тепличных овощах на 20–30 % меньше, чем в овощах открытого грунта. Рассада, выращенная под стеклом, должна пройти световое закаливание в течение 10–15 дней перед высадкой ее в открытый грунт. Иначе она после высадки пострадает от ультрафиолетовой радиации. Ожоги листьев приводят к задержке роста, а иногда и к полной гибели растений. Растения высокогорья приспособились переносить больше ультрафиолетовых излучений, это сказывается на их карликовости. Однако эти же растения будут расти хорошо, а в некоторых случаях даже лучше без ультрафиолетового света.

Интенсивность солнечного света в течение суток меняется, достигая максимума около 12 часов дня, а минимума в утренние и вечерние часы. На интенсивность солнечного света влияет облачность и чистота воздуха (содержание пыли, дыма, водяных паров). Интенсивность освещения в насыщенной дымом атмосфере снижается более чем в 2 раза. Поэтому максимум солнечной радиации в промышленных центрах наступает не в полдень, когда в воздухе уже успевает накопиться больше пыли, а несколько раньше — к 11–12 часам, тогда как в сельской местности намного позже. Утренние и вечерние часы беднее ультрафиолетовыми и сине фиолетовыми лучами, чем полдень. Качественный состав света изменяется в зависимости от времени года и облачности. Содержание ультрафиолетовых лучей зимой в 20 раз меньше, чем летом, сине фиолетовых — в 5 раз. Все лучи этой части спектра летом имеют почти одинаковую интенсивность.

Интенсивность света. В северных районах и средней части России интенсивность и продолжительность солнечной радиации в зимние месяцы (ноябрь — декабрь — январь) снижается до такой степени, что успешное выращивание большинства овощных культур в защищенном грунте возможно и экономически целесообразно только при дополнительном искусственном освещении.

Радиация с длиной волны 380–750 нм (ФАР) является источником энергии фотосинтеза. Годовой приход ФАР зависит от географической широты территории. В связи с сезонными колебаниями длины дня и прихода ФАР в средних и высоких широтах световые условия не обеспечивают в осенне-зимние сроки возможности получения урожая светотребовательных культур (томат, огурец, редис и листовые выращиваемые из семян).

Снижение или увеличение интенсивности солнечной радиации находятся в зависимости от высоты солнца над горизонтом, а также от типа и степени облачности. Чем выше солнце над горизонтом, тем больше падает прямого солнечного света. До восхода солнца растения используют только рассеянную солнечную радиацию. С увеличением высоты солнца рассеянная солнечная радиация быстро уменьшается, а количество прямой солнечной радиации увеличивается. Соотношение между прямой и рассеянной солнечной радиацией находится в зависимости не только от высоты солнца над горизонтом, но и от состояния погоды, точнее — от типа и степени облачности. Мощные облака снижают интенсивность до 80 %.

Для большинства овощных растений оптимальная освещенность — 20000–40000 лк. Повышение яркости света свыше 70000 лк часто подавляет фотосинтез и рост растений, вызывает хлороз и ожоги тканей.

Уровень освещенности влияет на скорость развития растений. Например, у томата, огурца, перца с улучшением освещенности наблюдается ускорение начала цветения, у томата — сроков заложения первой кисти и уменьшения числа листьев, расположенных до нее, более быстрое формирование плодов.

Реакция растений на недостаточную освещенность проявляется в многократном снижении темпов накопления биомассы, задержке развития растений, нарушении формирования репродуктивных органов и т. п.

При слабой освещенности в общей биомассе возрастает удельный вес стеблей, уменьшается размер листьев и плодов. В анатомическом строении листа наблюдается уменьшение количества устьиц на единицу поверхности. Низкая освещенность способствует накоплению нитратов и снижению содержания витамина С. Зимой в теплицах при слабой освещенности (нарушение сроков посадки, длительная пасмурная погода, грязная кровля) у растений томата часто отмечается остановка развития первой кисти, опадание цветков. Это связано с недостаточным обеспечением репродуктивных органов продуктами фотосинтеза.

Требовательность к интенсивности освещенности у овощных культур различна и может меняться в зависимости от фазы роста и развития, способов выращивания.

Особенно высокую требовательность к свету растения предъявляют в начальные фазы развития, при появлении всходов, когда запасы питательных веществ семени бывают израсходованы и дальнейшее развитие растений идет за счет продуктов ассимиляции. Недостаток освещения в этот период создается за счет загущенных посевов при нарушении норм высева семян, обилия сорняков, загрязнения стекла и пленки в защищенном грунте. Это ведет к вытягиванию всходов, ослаблению растений, повреждению вредителями и грибковыми заболеваниями. В следующие фазы роста и развития требования овощных растений к интенсивности освещения могут меняться.

По требовательности к интенсивности света, обеспечивающей оптимальные условия для фотосинтеза и органогенеза, овощные культуры ориентировочно делятся на три группы.

1. Наиболее требовательные. Это растения, выращиваемые для получения плодов: арбуз, дыня, тыква, огурец, томат, перец, баклажан, фасоль, горох, кукуруза, бамия, капуста кочанная.

2. Среднетребовательные: капуста цветная, кольраби, лук репчатый, чеснок, свекла, морковь, редька, салат, картофель.

3. Малотребовательные: укроп, сельдерей, петрушка, шпинат, щавель, ревень, лук порей, спаржа, многолетний лук.

У некоторых культур потребность в свете в период непосредственно перед формированием продуктовых органов сильно снижается или даже отсутствует, так как свет способствует развитию механических или проводящих тканей и образованию хлорофилла. В результате овощи теряют вкусовые качества: становятся деревянистыми или горькими на вкус. Для получения нежных молодых побегов спаржи, листьев черешкового сельдерея, отбеленной ложной луковицы («ножки») лука порея применяют этиолирование: растения высоко окучивают. Для получения отбеленной головки цветной капусты надламывают крупный лист.

При ограниченном освещении в сочетании с низкой температурой (+4…+8 °C) можно временно хранить рассаду томата, цветной капусты, сельдерея (метод консервации).

Наименее требовательные к свету выгоночные культуры, формирование продуктовых органов у которых идет за счет запасных питательных веществ луковиц, корнеплодов, корневищ: лук, чеснок, петрушка, сельдерей, свекла, мангольд, щавель, ревень, которые выращивают для получения свежей листовой массы в теплицах в периоды недостаточной освещенности. Листья салатного цикория и ревеня при выгонке из корнеплодов и корневищ выращивают при полном отсутствии света, что улучшает вкусовые качества. Без света или при ограниченной освещенности доращивают цветную капусту, формирование головки которой идет за счет питательных веществ, отложенных в листьях и стебле, у лука порея утолщение ложной белой луковицы тоже происходит за счет оттока питательных веществ из листьев.

В защищенном грунте в период недостаточной естественной освещенности применяется электродосвечивание рассады для зимне-весеннего выращивания светолюбивых культур, и электросветокультура: выращивание скороспелых листовых (салат, укроп, петрушка, базилик) при полном искусственном освещении.

Фотопериодизм. Большое значение для овощных растений имеет продолжительность освещения. В зависимости от продолжительности дня происходит ускорение или замедление развития растений. Это явление называется фотопериодизмом. Реакция растений на длину дня связана с их географическим происхождением.

Растения длинного дня произошли из средних широт. Для образования репродуктивных органов им необходима продолжительность дня 15–17 часов. Поэтому однолетние культуры — редис, салат, шпинат, укроп, китайская капуста — в условиях продолжительного светового дня («белые ночи») начинают преждевременно цвести, редис не образует корнеплод, а листовые овощи — товарную розетку листьев и кочанов. При сокращенном (10 часовом) дне эти длиннодневные растения не зацветают до осени, усиленно формируя вегетативные органы. К длиннодневным растениям относятся и двулетние овощные культуры: капуста, брюква, репа, редька, морковь, петрушка, свекла, лук. Но в первый год, когда растения формируют только вегетативную часть, длинный день ускоряет формирование продуктовых органов: корнеплодов, кочанов, луковиц.

Для перехода этих растений к цветению в дополнение к продолжительности длины светового дня им необходим период яровизации низкой температурой. Искусственное охлаждение в специальных камерах вызывает цветение растений в первый год, при условии, что за этой обработкой следует длинный день.

Растения короткого дня произошли из тропиков и субтропиков. Для образования репродуктивных органов (цветков, плодов) им необходима продолжительность светового дня 10–12 часов. К этой группе относятся плодовые овощные: огурец, дыня, томат, перец, баклажан, бамия, фасоль, кукуруза; клубнеплодные: картофель, батат.

Растениям короткого дня фактор темноты необходим в начале их жизни, после чего они успешно могут развиваться в условиях длинного дня. Поэтому при выращивании томата, огурца и др. плодовых культур в зимнее весенний период в защищенном грунте режим досвечивания рассады не круглосуточный и составляет 10–12 часов.

Некоторые овощные культуры не реагируют на изменение длины дня и являются с точки зрения фотопериодизма нейтральными растениями. К ним относятся арбуз, спаржа, некоторые виды и сорта томата, огурца, картофеля.

Фотопериодизмом можно управлять, используя достижения селекции и различный спектральный состав света в разное время суток. Например, образование клубней у картофеля — процесс, для которого необходим короткий день. В современных линиях картофеля эта потребность в коротком дне устранена путем селекции. В умеренном климате с длиной дня более 12 часов важно, чтобы образование клубней происходило и в период длинного дня. У салата и шпината (растений длинного дня) есть линии, которые более или менее нейтральны к свету. То же самое можно сказать о томате, некоторых сортах редиса и т. д. Кратковременное освещение некоторых растений, чувствительных к фотопериоду во время длинной ночи, т. е. прерывание периода темноты с использованием красного света, позволяет превратить короткий день в длинный. При дневном досвечивании отдельных растений эффект длинного дня зависит от синего и инфракрасного излучения, а красный и зеленый спектры дают эффект короткого дня.

Для улучшения светового режима необходимо не допускать загущения и затенения. Для этого следует:

• соблюдать норму посева семян;

• прореживать всходы;

• создавать оптимальную площадь питания при посеве и посадке;

• удалять сорняки, которые затеняют растения и отбирают у них воздух и питательные вещества почвы;

• располагать гряды, гребни, ряды с севера на юг для равномерного освещения в первой и второй половине дня;

• удалять лишние боковые побеги.

В защищенном грунте:

• следить за чистотой кровли;

• соблюдать сроки выращивания с учетом требования растений к свету;

• досвечивать рассаду в зимне-весенний период;

• использовать пленку, пропускающую не менее 85–90 % света;

• при строительстве теплиц сводить к минимуму количество непрозрачных элементов конструкции и окрашивать их в белый цвет;

• соблюдать ориентацию теплиц коньком с севера на юг.

Контрольные вопросы

1. При каких условиях внешней среды происходит фотосинтез?

2. Что такое физиологически активная радиация?

3. Чем отличаются растения длинного и короткого дня?

4. Какие условия освещенности нужны для выгонки и доращивания?

5. Как улучшить световой режим при загущенных посевах?

6. В какое время года свет является лимитирующим фактором?

 

8.3. Водный режим

Вода играет важную роль в жизни растений и является незаменимым фактором их нормального роста и развития. Вода входит в состав тканей растения, обеспечивает передвижение питательных веществ, участвует во всех физиологических и биохимических процессах и регулирует температуру листьев. Недостаток водоснабжения растений приводит к резкому снижению урожая, огрубению тканей и потере товарных и вкусовых качеств овощей. При избыточном водоснабжении овощи становятся водянистыми, они содержат мало сахаров и солей.

Овощные растения отличаются высокой требовательностью к водному режиму почвы и воздуха. Основным источником воды для них является почвенная влага.

Требовательность овощных растений к почвенной и воздушной влажности определяется развитием корневой системы, размерами и строением надземной испаряющей поверхности растений.

Размеры и строение корневой системы овощных растений чрезвычайно разнообразны (см. рис. 4).

Рис. 4. Корневая система овощных растений (по Е. Г. Петрову)

По развитию корневой системы они подразделяются на четыре группы.

1. С сильно разветвленной корневой системой, густо покрытой корневыми волосками, уходящей в глубину и ширину на 2–5 м: тыква, арбуз, дыня, столовая свекла, хрен.

2. Со сравнительно сильно разветвленной корневой системой с большим количеством корневых волосков, уходящей в подпахотные горизонты на глубину до 1–2 м: морковь, петрушка, томат, капуста при посеве семян на постоянное место.

3. С сильно разветвленными корнями, в основном располагающимися в пахотном слое и только частично проникающими в более глубокие слои почвы: капуста при выращивании через рассаду, огурец, перец, баклажан, редис, шпинат.

4. Со струновидной корневой системой, слабо разветвленной, сосредоточенной в основном в пахотном горизонте почвы и образующей небольшое количество корневых волосков: лук, чеснок.

В. И. Эдельштейн сообщает, что корневая система тыквы и арбуза в период интенсивного развития занимает объем почвы свыше 100 м3, столовой свеклы — 17 м3, а корневая система лука — всего лишь 0,3 м3.

Размеры и строение испаряющей поверхности овощных растений также имеют значение при определении требований к водному режиму почвы и воздуха.

Сильно рассеченные листья растений из семейства сельдерейных, узкие и густо покрытые восковым налетом листья луков и чеснока испаряют значительно меньше воды, чем крупные листья свеклы, шпината, салата, капусты и др.

Исключение в этом отношении составляют тыква, дыня, арбуз, которые развивают мощную листовую поверхность и сравнительно хорошо переносят засуху, т. к. обладают мощной корневой системой, которая снабжает надземную массу достаточным количеством воды и элементов питания.

Способность растений добывать влагу связана с характером развития корневой системы.

Принимая во внимание размеры, расположение и строение корневой системы и надземной части растений, Е. Г. Петров делит овощные культуры на четыре группы (см. рис. 5).

Рис. 5. Группировка овощных растений по способности извлекать воду из почвы и расходовать ее в процессе вегетации:

а — способность расходовать воду на испарение; б — способность извлекать воду из почвы; 1 — первая группа; 2 — вторая группа; 3 — третья группа; 4 — четвертая группа.

1. Растения, обладающие способностью хорошо добывать воду и интенсивно ее расходовать в процессе испарения, — свекла. Эта культура отзывчива на орошение.

2. Растения, обладающие способностью хорошо добывать воду, но расходующие ее экономно, — арбуз, дыня, тыква, овощная кукуруза, морковь, петрушка, томат, перец, фасоль. Наиболее устойчивы к недостатку воды арбуз, дыня, овощная кукуруза и фасоль; наименее устойчива — тыква, которая расходует много влаги на испарение.

3. Растения, обладающие слабой способностью добывать воду и расходующие ее неэкономно, — различные виды капусты, огурец, баклажан, редис, редька, брюква, репа, салат, шпинат, укроп, сельдерей. Эти культуры требовательны к уровню обеспечения водой и отзывчивы на орошение.

4. Растения, обладающие слабой способностью добывать воду и расходующие ее экономно, — лук, чеснок. При сравнительно небольшом расходе воды они требуют в первой половине вегетации высокой влажности почвы. Со способностью добывать и расходовать воду связана устойчивость растений к стрессу в условиях дефицита влаги. Относительно устойчивы к стрессу бахчевые, бобовые, пряно-вкусовые овощные растения, овощная кукуруза и фасоль.

Сильно, часто необратимо, реагируют на стрессовые ситуации овощные растения, обладающие слабой способностью добывать воду и неэкономно ее расходующие. Так, цветная капуста при дефиците влаги не наращивает крупной розетки листьев и очень быстро образует мелкую не товарную головку; редис не образует корнеплодов; кочанная капуста образует рыхлые кочаны; огурец прекращает рост.

Стрессовые ситуации могут складываться не только при дефиците влаги, но и при ее избытке, затоплении растений, приводящие к недостатку кислорода для корневой системы. Наиболее чувствительна к затоплению и очень требовательна к аэрации корневая система огурца. Значительно более устойчивы к избытку влаги — томат и капуста.

Вода, потребляемая растением, в основном расходуется на транспирацию, и лишь около 2 % остается в биомассе его органов. Отношение растений к воде, эффективность ее использования характеризуются рядом показателей. Потребление культурой воды с единицы площади (суммарное водопотребление) включает расход на транспирацию, испарение, сток с поверхности почвы, глубинное поглощение и количество воды, содержащееся в биомассе культуры. Выражается оно обычно в кубических метрах на гектар или в миллиметрах (10 м3/га соответствует 1 мм осадков). Количество воды, израсходованной на единицу урожая (м3/т), называется коэффициентом водопотребления (KW).

Показателем расхода воды при транспирации является транспирационный коэффициент — количество воды в граммах, израсходованное на образование 1 г сухого вещества. Коэффициент водопотребления и транспирационный коэффициент различаются у овощных культур и различных сортов. Меняются они в зависимости от условий выращивания, биомассы и продуктивности фотосинтеза. Чем выше эти показатели, тем ниже коэффициенты.

Приведем транспирационные коэффициенты некоторых овощных культур: капуста кочанная — 250–600, картофель — 285–575, томат — 500–650, огурец — 700 и более.

Суммарное водопотребление обычно возрастает с повышением плодородия почвы, с улучшением условий минерального питания, увеличением густоты стояния растений и урожайности.

Водопотребление овощными культурами неодинаково в течение онтогенеза. Наибольшая потребность в воде необходима в период прорастания семян. Снижение влажности почвы ниже оптимального уровня увеличивает период их прорастания или может быть губительным, особенно для туговсхожих семян (морковь, петрушка, пастернак, укроп, свекла и др.). Для набухания и передвижения питательных веществ в прорастающем семени необходимо небольшое количество воды, но в почве эти процессы нормально проходят только при сравнительно высокой ее влажности. В дальнейшем водопотребление относительно невелико в период начального роста, на первых этапах формирования ассимиляционного аппарата, но значительно возрастает с началом формирования продуктовых органов. Во время созревания плодов, семян и луковиц потребность во влаге снижается, а избыток становится вредным.

Наименьшая влагоемкость (НВ) — важнейшая агрономическая характеристика почвы, так как показывает запас доступной для растений воды, который почва может удерживать длительное время. Почва при этом находится в мягкопластичном состоянии, и условия для ее обработки наилучшие. Оптимальный уровень влажности почвы в открытом грунте для большинства овощных культур (капусты, овощной кукурузы, листовых, картофеля, томата и др.) должен составлять 70–80 % НВ, для корнеплодов — 60–70 % НВ, для огурца — 80–100 %, при такой влажности почвы растения используют ее наиболее продуктивно. Разность между значением НВ и фактической влажностью почвы называется дефицитом влаги в почве и используется при расчете оросительных и поливных норм.

В защищенном грунте в зимние месяцы необходимо поддерживать влажность тепличного грунта на уровне 50–60 % НВ, так как более высокий уровень влажности приводит к угнетению и задержке роста корневой системы, что отрицательно сказывается на продуктивности растений в марте — апреле.

Все скороспелые сорта овощных растений нуждаются в воде больше, чем позднеспелые, т. к. они отличаются быстрыми темпами роста и развития, а также большей густотой стояния на единице площади.

Недостаток влаги в период плодоношения томата приводит к поражению плодов вершинной гнилью; у листовых и редиса вызывает преждевременное стрелкование; опадение цветков и молодых завязей у огурца, томата, перца; корнеплоды семейства капустных становятся грубыми и горькими. Чередование недостатка влаги с ее избытком вызывает растрескивание корнеплодов.

Растения семейства капустных больше всего нуждаются в воде во время нарастания продуктовых органов (кочанов, корнеплодов); корнеплодные растения семейства сельдерейных и маревых — в первую половину вегетационного периода, когда у них еще не образовалась мощная, глубинная корневая система; плодовые растения — во время плодоношения; луковые — в период усиленного нарастания листьев. Для луковых растений, образующих крупную луковицу, подача воды должна прекращаться за 3–4 недели до уборки в целях лучшего вызревания луковицы.

Водный режим почвы регулируется поливами. Для этой цели нужно использовать воду, не содержащую вредных солей и имеющую близкую к нейтральной реакцию. Температура воды для полива не должна быть ниже температуры воздуха в открытом грунте. При поливе холодной водой в тканях растений требовательных к теплу овощных культур повышается вязкость протоплазмы, понижается сосущая сила, вследствие чего резко снижается поступление в растения воды и, несмотря на наличие воды в почве, наступает так называемая физиологическая засуха.

Свои особенности имеет поддержание водного режима в защищенном грунте, что связано с малым объемом субстрата, применением повышенных доз минеральных удобрений, высоким приходом солнечной радиации весной и летом, малым — осенью и зимой. Зимние теплицы имеют двойное регулирование водного режима — поверхностный полив (дождевание и капельный полив) и дренирование субстрата.

Большое влияние на рост и развитие овощных растений оказывает относительная влажность воздуха.

По требовательности к влажности воздуха овощные растения делят на три группы.

1. Требующие влажность воздуха 60–65 % — томат, баклажан, перец, фасоль, бахчевые.

2. Требующие влажность воздуха 70–75 % — капуста, морковь, свекла, укроп, петрушка, щавель, лук порей.

3. Требующие влажность воздуха 80–90 % — огурец, салат, шпинат, сельдерей, лук на зеленый лист.

Значительное снижение относительной влажности воздуха при повышенной температуре замедляет транспирацию и фотосинтез, способствует распространению опасных вредителей.

Избыточная влажность воздуха способствует формированию у растений рыхлых листьев с небольшим количеством устьиц. Плохо переносят повышенную влажность воздуха бахчевые культуры. Особенно неблагоприятна высокая влажность воздуха при подготовке рассады для открытого грунта, т. к. после посадки в поле у растений сильно нарушается водный обмен и снижается приживаемость. Избыточная влажность воздуха усиливает поражаемость растений бактериальными и грибными болезнями, а в период цветения она препятствует нормальному опылению цветков и оплодотворению завязей.

Особое внимание следует обращать на требование овощных растений к относительной влажности воздуха в защищенном грунте. Влажность воздуха можно снизить более редкими поливами и повышением температуры воздуха, а также усиленным проветриванием. Относительную влажность воздуха можно повысить снижением вентиляции, обильными поливами, опрыскиванием растений и сооружений защищенного грунта.

Расход воды на 1 га площади, выраженный в кубических метрах за один полив, составляет поливную норму. Поливная норма зависит от фазы роста и развития растения, мощности корневой системы, водно-физических свойств почвы, температуры воздуха и способа полива.

Расход воды на 1 га за весь вегетативный период растений составляет оросительную норму. Оросительная норма равна сумме поливных норм.

Совокупность числа, сроков и норм поливов называется режимом орошения.

Под поливами обычно понимают искусственное увлажнение почвы. Однако наряду с этим поливы могут иметь и другое назначение: борьба с заморозками, обеспечение внекорневых и почвенных подкормок, увлажнение надземных частей растений и приземного слоя воздуха и др. Решение этих задач при помощи поливов, а в ряде случаев и совмещения в одном поливе нескольких назначений (например, полив и подкормка) еще более повышает значение орошения.

В настоящее время в овощеводстве применяют пять видов поливов (табл. 4).

Таблица 4. Виды и назначение поливов овощных культур

1. Предпосевные, предпосадочные и послепосевные, обеспечивающие хорошие всходы семян и приживаемость растений; поливные нормы равны 100–200 м3/га.

2. Основные вегетационные поливы для восстановления запасов влаги в корнеобитаемом слое поливными нормами 200–550 м3/га.

3. Освежительные поливы для увлажнения надземных органов растений и приземного слоя воздуха в жаркие дни поливными нормами 20–30 м3/га.

4. Противозаморозковые поливы для предохранения надземных органов растений от небольших заморозков в весенний и осенний периоды.

5. Подкормочные поливы для внесения с водой удобрений в растворенном виде.

Основными методами регулирования водного режима почвы является орошение, осушение, сохранение чистых паров, соответствующие приемы обработки почвы, лесозащитные и кулисные посевы, профилирование поверхности, мульчирование.

Для улучшения водного режима при недостатке влаги овощные растения размещают на участках с пониженным рельефом.

Орошение — наиболее надежный способ создания оптимальной обеспеченности влагой овощных растений. Вид полива и способ орошения определяют характер увлажнения почвы и влажность воздуха. В овощеводстве применяют полив дождеванием, по бороздам и капельный. При поливе дождеванием наряду с увлажнением почвы повышается относительная влажность воздуха, увлажняется поверхность листьев, что позволяет использовать дождевание для снижения температуры листьев в жаркую погоду.

В районах избыточного увлажнения, а также на заболоченных территориях, наиболее характерных для Нечерноземья, для улучшения водного режима почв применяют различные способы осушения. В то же время в засушливые годы на осушенных почвах влагообеспеченность овощных культур может резко ухудшаться.

Профилирование поверхности почвы путем нарезки гряд и гребней в районах с избыточным увлажнением усиливает испарение влаги из почвы, способствует стеканию излишков влаги и улучшает аэрацию корнеобитаемого слоя. Мульчирование препятствует испарению влаги и образованию корки. Кулисные посевы и лесополосы способствуют увлажнению окружающего воздуха, сокращают испарение влаги почвой и листьями овощных растений.

В накоплении, сохранении и эффективном использование влаги существенное значение имеют пары и система обработки почвы. Значение чистых паров сводится к исключению расходования влаги из почвы путем транспирации растений в течение вегетационного периода или части этого периода, что позволяет накопить влагу в почве и компенсировать недостаточное количество осадков. Важным средством накопления и сохранения почвенной влаги являются приемы обработки почвы. Ранняя зяблевая вспашка, ранневесеннее боронование зяби, рыхление междурядий, разрушение почвенной корки на овощных культурах уменьшают непродуктивное испарение с поверхности почвы. Верхний рыхлый слой почвы снижает потери влаги на испарение, хорошо аккумулирует выпадающие осадки и весенние талые воды. Обработка почвы поперек склона сокращает поверхностный сток воды в 2–10 раз по сравнение со вспашкой вдоль склона и обеспечивает увеличение запасов влаги в почве на 30–95 %.

Контрольные вопросы

1. Перечислите группы овощных растений по развитию корневой системы?

2. На какие группы делятся овощные культуры по способности добывать и расходовать воду?

3. На какие группы делятся овощные культуры по требовательности к влажности воздуха?

4. Чем определяется требовательность овощных растений к почвенной и воздушной влажности?

5. Какие виды поливов применяют в овощеводстве?

 

8.4. Воздушно газовый режим

Атмосферный воздух содержит 78 % азота (N), 21 % кислорода (O2), 0,03 % углекислого газа (диоксид углерода, CO2) и 0,97 % инертных газов. Из элементов воздушно газовой среды наибольшее значение для растений имеет кислород и углекислый газ.

Кислород необходим для дыхания растений, при котором освобождается энергия, необходимая для роста и протекания жизненных процессов. Доступ кислорода необходим надземной части растений и корням. Потребность в кислороде проявляется с первых моментов жизни растения — прорастания семени.

Надземная часть растений не испытывает недостатка в кислороде, но корневая система при уплотненной почве и образовании почвенной корки, при избыточном увлажнении угнетается, ослабляется ее рост. Это приводит к снижению продуктивности или полной гибели растения. Кислород воздуха необходим также для почвенных микроорганизмов, участвующих в питании растений.

В целях улучшения аэрации почв применяют следующие мероприятия:

• на переувлажненных почвах овощные растения выращивают на грядах или гребнях;

• после дождей или поливов необходимо проводить рыхление для уничтожения почвенной корки. При этом почва должна рассыпаться и не образовывать глыбы;

• в защищенном грунте подбирают хорошо аэрируемые субстраты и контролируют водный режим.

Углекислый газ (диоксид углерода, СО2) необходим растениям для фотосинтеза.

45 % сухого вещества растения состоит из углерода, который растение усваивает из воздуха. Дневное потребление углекислого газа овощными культурами на 1 га достигает 500 кг. Поэтому наряду с обеспечением растений элементами минерального питания и водой нужно создавать условия для повышения содержания углекислого газа в воздухе. Обогащению приземного слоя воздуха углекислым газом способствует внесение органических удобрений и поддержание рыхлого состояния почвы. Рыхление почвы увеличивает приток кислорода в нее, улучшая деятельность микроорганизмов и усиливает дыхание корней, что приводит к увеличению выделения углекислого газа из почвы.

При повышении концентрации этого газа до 0,3–0,6 % увеличивается продуктивность фотосинтеза и урожайность культур. Однако длительное повышенное содержание в почве углекислоты отрицательно сказывается на развитии корней. Особенно вредно действует избыток СО2 на прорастающие мелкие семена (моркови, петрушки, лука, сельдерея) при образовании корки на поверхности почвы. Избыточное содержание углекислоты и газа наблюдается при культуре растений на сырых, болотных почвах. Улучшить воздушно газовый режим таких почв можно мелиорацией.

В условиях защищенного грунта обеспечение углекислым газом осуществляется с помощью сжигания природного газа в газогенераторах, отбора и очищения дымовых газов котельных, пищевой углекислоты «сухого льда» и сбраживания свежего коровяка. Оптимальные концентрации углекислого газа зависят от освещенности, а также от герметичности теплицы и площади листьев.

На выделение почвой СО2 влияют система удобрения и орошения, мульчирование, повышающее температуру и оптимизирующее аэрацию, междурядные обработки, улучшающие воздушно водный режим.

Азот воздуха — это инертный газ, входящий в состав белков, хлорофилла, витаминов, ферментов и нуклеиновых кислот. Его используют клубеньковые бактерии, поселяющиеся на корнях бобовых овощных культур. Основная масса азота поступает с удобрениями.

Для ускорения образования женских цветков у огурца, дыни, тыквы используют ацетилен, этилен, угарный газ (СО). Этилен стимулирует прорастание луковиц, семян, пыльцы. В большом количестве его выделяют старые листья и созревающие плоды. Слабо выделяют этилен корнеплоды, капуста, картофель. Выделение этилена плодами в период массового созревания в полевых условиях часто приводит к дефолиации (потере листьев). Выделение этилена плодами может быть причиной преждевременной порчи огурцов, зеленных и других овощей при совместной транспортировке продукции. В концентрации 500 л/м3 этилен используют для дозревания плодов, собранных незрелыми.

К загрязняющим атмосферу веществам относятся озон (О3), сернистый ангидрид (SO2), окись азота (NO2), аммиак (NH3), пыль, дым и др.

Контрольные вопросы

1. Каков состав атмосферного воздуха?

2. Чем отличается процесс фотосинтеза от дыхания?

3. Для чего необходимо регулярное рыхление и удаление почвенной корки?

 

8.5. Пищевой режим

Для большинства овощных растений наиболее пригодны высокоплодородные, богатые органическим веществом почвы. Наиболее благоприятное содержание органического вещества (гумуса) в почвах для овощных культур 3–4 %, при содержании его вдвое меньшем (1,5–2 %) урожай овощей при прочих равных условиях снижается на 12–27 %.

Из почвы растения потребляют макро и микроэлементы: азот, фосфор, калий, магний, серу, железо, марганец, бор, молибден, медь, цинк и йод.

Потребность овощных культур к минеральному питанию характеризуют общим выносом растениями элементов минерального питания с 1 га из почвы в течение одного вегетационного периода. Уровень выноса зависит от величины урожая, продолжительности вегетационного периода и содержания в почве элементов питания.

В. И. Эдельштейн по выносу элементов минерального питания разделил овощные культуры на четыре группы.

1. С большим выносом элементов питания (до 600 кг/га) — поздние и среднепоздние сорта белокочанной капусты, свекла, сельдерей, брюква, морковь, средние и поздние сорта картофеля.

2. Со средним выносом элементов питания (до 400 кг/га) — раннеспелые сорта капусты белокочанной, цветная капуста, лук порей, репчатый лук, томат.

3. С малым выносом элементов питания (до 200 кг/га) — салат листовой и кочанный, огурец, шпинат, кольраби, листовые овощные культуры и рассада.

4. С очень малым выносом элементов питания — редис.

Требовательность растений к элементам минерального питания характеризуется выносом на единицу урожая и зависит от биологических особенностей растений — скороспелости, темпов роста и развития, мощности корневой системы, чувствительности растений к реакции среды и концентрации солей в почве. По требовательности к элементам минерального питания овощные культуры условно подразделяются на три группы.

1. Очень требовательные растения со слабо развитой корневой системой, малоустойчивые к высокой концентрации и кислотности почвенного раствора — огурец, лук, морковь, чеснок, петрушка, перец, баклажан, капуста цветная и ранняя белокочанная, капуста брюссельская, салат, рассада, брокколи.

2. Требовательные растения с более развитой корневой системой, которые выдерживают относительно высокую концентрацию солей и кислотность почвы, — среднеспелые и поздние сорта белокочанной капусты, томат, свекла, шпинат, кольраби, сельдерей, хрен, фасоль, бобы, тыква, кабачок, дыня.

3. Среднетребовательные растения могут расти при широком диапазоне плодородия почв, их кислотности и концентрации почвенного раствора — щавель, репа, редька, горох, брюква, редис.

Потребность овощных растений в минеральном питании неодинакова в течение онтогенеза. Зародыш прорастающего семени расходует запасные вещества и не нуждается в минеральном питании из почвы. По мере истощения запасов семени проросток быстро переходит на корневое питание. Потребление минеральных веществ в это время мало, но молодые растения очень чувствительны к составу и концентрации почвенного раствора. Недостаточное содержание какого либо элемента питания может отразиться на последующем росте и развитии растения. Корни молодых растений усваивают калий и особенно фосфор хуже, чем азот. Поэтому в это время растения особенно нуждаются в фосфоре и калии. По мере роста и развития корневой системы и надземной массы, поглощение элементов питания усиливается. Во время активного роста особенно быстро увеличивается интенсивность поглощения азота. Для образования листовой массы необходимо повышенное азотное питание, однако потребность в азоте уменьшается у большинства овощных растений к началу формирования плодов, при этом значение фосфора и калия в питании растений возрастает. Например, огурец требователен к питанию азотом в период формирования ассимиляционного аппарата, а к питанию фосфором — перед цветением. В период плодоношения огурец нуждается в усиленном обеспечении азотом и калием. Во время формирования плодов у плодовых овощных культур и запасающих вегетативных органов (кочанов, корнеплодов, луковиц и т. д.) у двулетних культур им необходимы повышенные дозы фосфорных и калийных удобрений.

Недостаток фосфора задерживает переход к цветению и замедляет созревание плодов. Завершение роста и созревания плодов или вегетативных органов запаса идет за счет передвижения питательных веществ внутри растения из листьев.

В таблице 5 приведено количество минеральных элементов (кг), потребляемых овощными растениями при формировании 1 ц продукции.

Таблица 5. Потребность овощных культур в питательных веществах в зависимости от урожая (Г.Круг)

На основе приведенных данных можно определить потребность любой культуры в питательных элементах. Так, чтобы товарный урожай капусты белокочанной составил 500 ц/га, необходимо внести следующие дозы удобрений (кг/га): N — 175, P2O5 — 75, K2O — 225, MgO — 35. С ростом урожая возрастает потребление питательных веществ растениями, поэтому — чем выше планируемая урожайность, тем больше требуется удобрений.

Корневое питание растений зависит не только от их биологических особенностей, обеспеченности продуктами фотосинтеза, но и от интенсивности роста корневой системы, структуры и аэрации почвы, влажности, реакции среды, содержания питательных веществ, форм и соотношений минеральных элементов в почве, деятельности почвенной микрофлоры, корневых выделений и т. д.

Мощность и характер развития корневой системы в значительной мере определяют способность растений к усвоению питательных веществ. Основную массу питательных веществ поглощают молодые, растущие участки корня. Поглощающую поверхность корня очень сильно увеличивает наличие корневых волосков, которые являются зоной поглощения. Поглотительная деятельность корней может осуществляться только в условиях достаточной аэрации. Аэрация почвы оказывает сильное воздействие на почвенные микроорганизмы и связанные с их жизнедеятельностью процессы превращения питательных веществ в почве.

Температура существенно влияет не только на прорастание семян и развитие всходов, но и на поступление в растительный организм элементов питания. При пониженных температурах (10–11 °C) использование растениями фосфора затрудняется. Поступление азота ухудшается при температуре ниже 5–6 °C. Понижение температуры также оказывает отрицательное действие на поступление калия в растения.

В условиях оптимального минерального питания температура около 5–6 °C является критической для поступления основных элементов минерального питания в растения. Скорость поглощения элементов минерального питания возрастает для различных овощных культур с повышением температуры до оптимальной.

Содержание достаточного количества влаги в почве — необходимое условие нормального роста и развития растения, оказывает большое влияние и на поступление в них элементов питания. Установлено увеличение общего поступления в растение N, P, K, Ca, Mg, Zn, Cu, Mn, Co, Fe, Mo и В при оптимальном увлажнении почвы.

При дефиците влаги усвоение растением элементов питания затрудняется.

Расход воды, необходимый для создания единицы сухого вещества, значительно уменьшается в условиях достаточного обеспечения растений элементами минерального питания.

Избыток влаги, приводящий к угнетению корневой системы, вызывает голодание растений, хотя элементов минерального питания может быть достаточно.

Минеральное питание растений в значительной степени зависит от почвенных микроорганизмов, на деятельность которых влияет кислотность почвы. Растения очень чувствительны к кислой реакции почвенного раствора в начальный период роста. Повышенная кислотность отрицательно влияет на проницаемость корневых клеток, в результате чего ухудшается использование питательных веществ и замедляется рост корневой системы. На кислых почвах в растениях замедляется углеводный и белковый обмены, ухудшается питание фосфором, калием, кальцием, магнием, молибденом, марганцем и др. элементами, снижается деятельность микроорганизмов.

Все овощные растения лучше растут, развиваются и дают высокие урожаи на почвах со слабокислой реакцией среды (pH около 6,5). На кислых почвах урожай резко снижается. Наиболее чувствительны к кислотности почвы все виды капусты и лука, свекла, сельдерей, пастернак, шпинат, спаржа, перец, дыня (оптимальное значение pH 6,5–7,0); среднеустойчивы к кислотности почвы бобовые культуры, чеснок, морковь, петрушка, репа, редька, редис, баклажан, томат, кукуруза, тыква, огурец, арбуз (оптимальное значение pH 6,0–6,5); устойчивы к кислотности среды щавель, ревень (оптимальное значение pH 5,5–6,0).

Кислотность почвы можно регулировать с помощью известкования, внесения органических удобрений, применения мульчирующих материалов и промывания. Известкование обычно проводят один раз за ротацию севооборота или через 4–5 лет согласно картограмме агрохимического обследования почв. Норма внесения извести зависит от кислотности почвы, степени насыщенности ее основаниями, механического состава и биологических особенностей овощных культур. Внесение 1 т извести на 1 га уменьшает pH почвы в среднем на 0,1. Известкование должно проводиться в комплексе с внесением повышенных доз минеральных, органических удобрений.

Овощные культуры существенно различаются по отношению к концентрации солей в почвенном растворе. По солеустойчивости их делят на три группы.

1. Высокосолеустойчивые (выдерживают засоленность до 1 %): столовая свекла, тыква, баклажан, сельдерей, арбуз.

2. Среднесолеустойчивые (до 0,4–0,6 %): капуста, дыня, томат, репа, брюква.

3. Соленеустойчивые (до 0,1–0,4 %): огурец, морковь, лук, редис, чеснок, кукуруза, рассада всех овощных культур.

Все овощные культуры очень хорошо отзываются на сочетание органических и минеральных удобрений. Нормы внесения органических удобрений должны быть дифференцированы в зависимости от содержания гумуса и элементов минерального питания в почве, типа севооборота и биологических особенностей возделываемых культур. Лучшим удобрением для овощных культур является навоз различной степени разложения, перегной или компост. Органические удобрения благоприятно влияют на физические свойства почвы. Их рекомендуется вносить подтыквенные культуры и капусту. Второй культурой по органическому удобрению обычно размещают корнеплоды, раннюю белокочанную и цветную капусту, ранний картофель, морковь, лук. Все виды капусты и столовая свекла одинаково отзываются на органические и минеральные удобрения. Под тыквенные культуры наиболее эффективен свежий (неразложившийся) навоз, под капусту — полуразложившийся (полуперепревший), а под корнеплоды — перепревший навоз, компост или перегной. Органические, фосфорные и калийные удобрения вносят осенью под основную обработку почвы, а азотные — под весеннюю культивацию.

Определение оптимальных доз удобрений под овощные культуры с учетом их биологических особенностей и чередования, почвенно-климатических условий — важный этап для получения планируемого урожая. Их определяют с учетом показателей по выносу элементов минерального питания на единицу продукции, данных агрохимического анализа почвы, коэффициента использования питательных элементов из почвы и удобрений. Для корректировки минерального питания в период вегетации используют листовую диагностику.

Различают три главных способа внесения удобрений: основное — до посадки при основной и предпосевной подготовке почвы; припосевное или припосадочное — локально в рядки или около них (оно играет роль стартового удобрения, обеспечивающего питание молодых растений со слабой корневой системой, и позволяет более эффективно использовать удобрения); послепосевное (подкормка). Основное внесение органических и фосфорно-калийных удобрений обычно осуществляют осенью, а азотных — весной под предпосевную обработку почвы в зонах достаточного увлажнения. Для подавляющего большинства овощных культур оно составляет 60–90 %. Припосевное или припосадочное внесение удобрений предназначено для удовлетворения потребности растений в элементах питания в период от прорастания семян до появления полных всходов. Оно редко превышает 2–10 % общей дозы. Это локальный способ внесения удобрений одновременно с посевом семян. Подкормки вносят для удовлетворения потребностей растений, чаще всего в азоте, реже в калии в период максимального поглощения их в период вегетации. На долю их приходится до 20 % общей дозы. Подкормки проводят поверхностно, с заделкой в почву, вразброс и локально, сухими и жидкими удобрениями, корневые и внекорневые. Эффективность подкормок зависит от увлажнения почвы.

При возделывании овощных культур важное значение имеет форма применяемых удобрений. Нитратные формы азота эффективны при выращивании культур с коротким вегетационным периодом. Аммонийные формы азотных удобрений можно вносить под все остальные культуры в качестве основного удобрения и в подкормках.

Лучшими формами фосфорных удобрений для большинства овощных культур являются аммонизированный суперфосфат, аммофосфат, аммофос. Их можно применять для основного внесения в рядки и для подкормок. В овощеводстве особенно эффективны удобрения, содержащие все три основных элемента (нитрофоска, нитроаммофоска).

Для нормального роста и развития растений необходимо наличие микроэлементов, которые принимают участие в окислительно-восстановительных процессах, углеводном и азотном обмене, повышают устойчивость растений к болезням и неблагоприятным условиям внешней среды. Под влиянием микроэлементов в листьях увеличивается содержание хлорофилла, улучшается фотосинтез, усиливается ассимилирующая деятельность всего растения.

Недостаток элементов минерального питания проявляется у растений по внешнему виду.

При недостатке азота листья становятся бледными, затем желтеют и отмирают, а в случае его избытка растения становятся темно зелеными. У томата верхние листья закручиваются по центральной жилке, у других растений развивается большая вегетативная масса, но цветение и образование плодов задерживаются.

Недостаток фосфора можно определить по фиолетово-красному оттенку листьев на нижней стороне. Фосфорное голодание сильно ограничивает рост корней и надземной части, листья становятся мелкими, завязывание и созревание плодов задерживаются.

При недостатке калия наблюдается пожелтение, побурение, а затем отмирание ткани краев листьев.

Хлороз проявляется при недостатке магния, когда между жилками листьев появляется бледно желтая окраска.

Недостаток кальция приводит к повреждению и отмиранию верхушечных почек и корней.

Недостаток железа проявляется в пожелтении листьев (хлороз). Бледная окраска листьев при слабом недостатке железа бывает такой же, как и при недостатке азота. Острый недостаток железа приводит к сильному хлорозу молодых листьев.

Применяя под овощные культуры минеральные удобрения, особенно азотные, необходимо учитывать опасность последующего накопления в них нитратов. Накопление нитратов в растении связано с уровнем их содержания в почве и темпами поглощения корневой системой. Оптимальное водообеспечение снижает накопление нитратов по сравнению с условиями водного стресса. Повышению накопления нитратов способствует слабая освещенность.

Содержание нитратов снижается в течение онтогенеза.

Снизить содержание нитратов можно с помощью выбора сорта и создания условий, препятствующих их избы точному накоплению — прежде всего оптимизировать минеральное питание за счет снижения содержания NO3 в почве.

Исследованиями установлена относительно высокая способность к накоплению нитратов листовыми культурами (шпинат, салат, пекинская капуста, листья сельдерея и петрушки). Много нитратов накапливают корнеплоды свеклы и редиса. Среднее положение по накоплению нитратного азота занимают белокочанная капуста и цветная капуста, морковь, огурец, корнеплоды репы, брюквы, петрушки, сельдерея, пастернака. Относительно немного нитратов накапливают лук репчатый, перец, томат, брюссельская капуста, картофель, горох, фасоль, спаржа.

Специфические условия минерального питания складываются в защищенном грунте, где используют почвенные смеси и искусственные субстраты, обеспечивающие снабжение растений водой и элементами минерального питания. Небольшой объем субстрата, интенсивное потребление элементов минерального питания, воды и кислорода требуют постоянного контроля за составом питательного раствора и его корректировки.

Контрольные вопросы

1. На какие группы делятся овощные культуры по выносу элементов минерального питания?

2. Каково отношение овощных растений к условиям питания азотом, фосфором и калием в онтогенезе?

3. Какие факторы среды влияют на корневое питание растений?

4. Какие овощные культуры наиболее чувствительны к кислотности почвы?

5. На какие группы делятся овощные культуры по отношению к концентрации почвенного раствора?

6. Каковы основные способы внесения удобрений и их роль в питании растений?

7. Назовите внешние признаки недостатка отдельных элементов питания у овощных растений.

 

8.6. Биотические факторы

Каждый живой организм подвергается воздействию не только факторов неживой природы, но и других живых организмов. Эти взаимоотношения сложны и разнообразны.

На жизнь растения определенным образом влияют все компоненты агробиоценоза, состоящие из совокупности культурных и сорных растений (агрофитоценоз), а также представителей всех живых организмов на территории посева. Создаются биотические связи, проявляющиеся в форме симбиоза, конкуренции, паразитизма, хищничества.

В состав агробиоценоза входят следующие компоненты:

• основная выращиваемая культура;

• сорные растения, возникшие из имеющихся в почве семян и органов вегетативного размножения;

• микроорганизмы, живущие на поверхности листьев, корней, в ризосфере, азотфиксаторы и денитрификаторы;

• патогены грибы, бактерии, вирусы, поражающие надземную и корневую системы, и их антагонисты;

• представители микро и макрофауны — простейшие, нематоды, клещи, моллюски, насекомые, земляные черви, грызуны, птицы.

Внутри агробиоценозов наблюдается взаимное стимулирующее или угнетающее влияние компонентов друг на друга в результате конкуренции, паразитизма, выделения физиологически активных веществ (табл. 6).

Таблица 6. Оценка предшественников по их влиянию на урожайность некоторых овощных культур

Одни вещества, выделяемые высшими растениями, задерживают их рост, другие губительно действуют на микроорганизмы.

Микроорганизмы выделяют вещества, угнетающе действующие на растения, — токсины, кроме того, вещества, стимулирующие жизнедеятельность растений (витамины, регуляторы роста).

Выделение этилена овощными растениями может быть причиной задержки роста и одновременно ускорения созревания плодов (дозревание томатов). Имеются сведения о задержке роста фенхеля вместе с мятой. Определенным тормозящим (аллелопатическим) действием обладают выделения растений из семейства луковых (чесночные масла) и капустных (горчичные масла). Ингибирующим рост действием обладают выделения лука репчатого, моркови, свеклы. Общеизвестно утомление почвы при бессменном выращивании гороха, огурца, свеклы и других культур. Пожнивные остатки брокколи угнетающе действуют на рост корней салата. Сильно угнетается рост шпината при выращивании совместно с редькой или после свеклы. Корневые остатки лука угнетают растения редьки.

Аллелопатическое влияние возделываемых культур обязательно должно учитываться при составлении севооборотов, в выборе предшественников, при подборе уплотнителей и промежуточных культур.

Аллелопатическое напряжение создают и сорные растения. Корневые выделения осота и бодяка угнетают свеклу, кукурузу, картофель. Известны факты подавления сорняков корневыми выделениями овощных культур — горох подавляет развитие лебеды.

Иногда одна возделываемая культура стимулирует рост другой, что проявляется при их совместном выращивании. Газообразные выделения моркови стимулируют рост фасоли, кочанного салата, лука порея, майорана. Благоприятно влияют друг на друга ранний картофель и капуста. Томат и фасоль положительно влияют на сельдерей. Совместное выращивание редиса с салатом снижает степень поражения редиса земляной блохой (см. табл. 7).

Таблица 7. Совместимость овощных и пряно-ароматических растений

Наличие среди посевов овощных культур цветущих растений моркови, петрушки, сельдерея и других представителей семейства сельдерейные способствует размножению энтомофагов, поражающих многих вредителей овощных культур. Совместное выращивание различных видов овощей издавна практиковалось в огородничестве.

Внешние условия и технология выращивания повышают устойчивость или восприимчивость растений. Высокий уровень калийного питания повышает концентрацию клеточного сока и устойчивость растений к вредителям, питающимся соком растений и листьями. Низкая влажность воздуха способствует поражению огурца и других культур паутинным клещом.

Многие насекомые играют положительную роль в овощеводстве. К ним относятся естественные враги вредителей (энтомофаги), а также насекомые, принимающие участие в процессе опыления овощных культур, особенно семейства тыквенных. Растения опыляют пчелы, шмели, осы, мухи, дневные и ночные бабочки, муравьи.

Контрольные вопросы

1. Что такое агробиоценоз?

2. Какую роль играют насекомые при выращивании овощей?

 

8.7. Антропогенные факторы

При возделывании овощей работа человека всегда велась в двух направлениях: приспособление растений к условиям внешней среды и приспособление условий к требованиям растений.

Среди приемов адаптации растений к условиям внешней среды основное значение имеет повышение генетического потенциала их адаптивности путем селекции.

Приспособление внешних условий реализуется в определении места и способов возделывания культур, определении сроков выращивания, увязка комплекса мероприятий по мелиорации условий, вплоть до полного их контроля (защищенный грунт), в системе ведения хозяйства и технологии производства.

Адаптация растений к условиям внешней среды достигается воздействием на них приемами, повышающими устойчивость к неблагоприятным ситуациям. К таким приемам относятся использование высококачественного материала, повышение устойчивости и стимуляция жизнедеятельности растений за счет обработки семян и вегетирующих растений (закалка, протравливание, иммунизация, использование регуляторов роста), применение рассадной культуры и хирургических приемов (прищипка, пасынкование, прививочная культура), формирование агробиоценозов высокой продуктивности.

Особое место занимает внедрение технологий с высокой механизацией всех процессов по выращиванию, применению высоких доз органических и минеральных удобрений, химических мер по борьбе с сорной растительностью, болезнями и вредителями.

Контрольные вопросы

1. Укажите методы и способы влияния человека на повышение урожайности овощных культур.