Н. Н. Дубенок, В. В. Бородычев, М. П. Богданенко, В. В. Выборнов, К. Б. Шумакова

ТЕХНОЛОГИЯ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ РАННЕГО РЕПЧАТОГО ЛУКА ПРИ КАПЕЛЬНОМ ОРОШЕНИИ

Монография

Под редакцией
доктора сельскохозяйственных наук,
профессора, академика РАН
Н. Н. Дубенка

ebooks@prospekt.org

Информация о книге

УДК 631.674:635.25

ББК 42.345-462

         Т38

Авторы:

Дубенок Н. Н.; Бородычев В. В.; Богданенко М. П.; Выборнов В. В.; Шумакова К. Б.

Рецензенты:

директор ВНИИСОК, доктор с.-х. наук, академик РАН Пивоваров В. Ф.,

ректор ВолГАУ, доктор с.-х. наук, член-корреспондент РАН Овчинников А. С.

В книге представлены результаты многолетних исследований по разработке технологии возделывания раннего репчатого лука при капельном орошении, обеспечивающей оптимальное регулирование водного и пищевого жимов для получения планируемых урожаев.

Дана комплексная оценка основных урожаеобразующих факторов и элементов технологии возделывания раннего репчатого лука при капельном орошении в условиях Нижнего Поволжья, представлены разработки по технологии возделывания репчатого лука и конструкциям систем капельного орошения.

Книга предназначена научным сотрудникам аспирантам и студентам высших учебных заведений, руководителям и специалистам хозяйств различных форм собственности.

УДК 631.674:635.25

ББК 42.345-462

© Коллектив авторов, 2016,

ООО "Проспект", 2016

Введение

За последние полвека производство репчатого лука в мире возросло более чем в 5 раз, составляя сегодня 72,3 млн тонн в год. В Российской Федерации ежегодно производится свыше 1,5 млн тонн репчатого лука при средней урожайности не более 18 т/га. Для производства такого объема продукции под посевами занято свыше 85 тыс. га земель. При этом дополнительно в Россию завозится около 455 тыс. тонн репчатого лука на сумму свыше 150 млн долларов. Значительная часть импорта приходится на ранние луки, производство которых традиционно налажено в регионе Нижней Волги.

В регионе отработана и находит все большее применение кассетная технология выращивания рассады, которая позволяет внедрить в промышленное производство практику возделывания рассадного лука. Природные ресурсы региона, использование высококачественных гибридных семян и формирование рассады в кассетах обеспечивают высокий потенциал продуктивности раннего лука. Но для максимальной реализации заложенного потенциала продуктивности ранних луков при капельном орошении в регионе назрела необходимость создания научно-информационной основы решения оптимизационных задач по комплексу критериев, характеризующих эффективность и безопасность производства. Следует учитывать, что получить экологически безопасную продукцию невозможно без экологического нормирования агротехнических и мелиоративных мероприятий, а также исходить из того, что рассадная культура лука является новой в промышленном производстве, что определяет актуальность исследований — повышение эффективности возделывания раннего лука за счет введения в промышленное производство рассадной культуры с обоснованием параметров технологии капельного орошения и уровня минерального питания, обеспечивающих формирование до 80 т/га экологически безопасной продукции при минимизации расходования водных ресурсов.

1. Проблемы и перспективы возделывания репчатого лука в ранней культуре

1.1. Народно-хозяйственное значение и современное состояние мирового производства репчатого лука

Из более чем 400 видов луковых растений в настоящее время наибольшее распространение в культуре имеет лук репчатый. К группе наиболее распространенных овощей он относится, прежде всего, благодаря высоким вкусовым и питательным качествам [63, 64].

Репчатый лук широко используется в питании человека как в свежей, так и обработанной форме, его трудно заменить при приготовлении и ароматизации самых разнообразных блюд [3]. Перерабатывающая промышленность добавляет его во многие овощные, мясные и рыбные консервы [72].

Лук придает вкус пище, способствует улучшению пищеварения, увеличивает выделение желудочного сока и повышает усвояемость пищи организмом человека [61, 141]. Подобно желудочному соку он обладает пептолитическим действием — расщепляет белок идопептонов [72].

В репчатом луке содержится много сахаров (6–12%), белков (до 3–4,5 %), меньше — жира (0,4–0,5%), что определяет его высокую питательную ценность. Кроме того, в нем содержится ряд важных минеральных веществ, таких как соли калия, фосфора, железа, кальция и других элементов [145].

Съедобная часть (сочные чешуи) луковицы составляет от 86 до 93%. Углеводы представлены в основном глюкозой, фруктозой и сахарозой, другие виды углеводов составляют пектиновые вещества (0,5–0,6%) и клетчатку [3, 114].

Луковицы не отличаются значительным содержанием витаминов, но аскорбиновой кислоты в них много. В зависимости от агроэкологических условий произрастания в луковицах может находиться до 5–16 мг% аскорбиновой кислоты [61, 145]. Также обнаружены следы каротина, небольшое количество витаминов В1, В2, PP [72].

Особую ценность луку репчатому придают эфирные масла, отличающиеся фитонцидными свойствами, острым вкусом и запахом [61, 126, 141]. В зависимости от соотношения и доли содержания эфирных масел, количества содержания сахаров луковицы делят на острые, полуострые и сладкие (салатные), и это является важным сортовым признаком репчатого лука. Для острых сортов соотношение эфирных масел и сахаров количественно характеризуется 39 мг% эфирного масла и 11% сахаров. В луковицах полуострых сортов соответственно содержится — 25 мг% эфирных масел и 7,5% сахаров, в салатных — 18 мг% и 6% соответственно. Острота лука определяется соотношением дисахаров к моносахарам: ниже 1 — лук салатный, при соотношении 1 : 2 — полуострый, а выше 2 — острый. Ранние луки в своем большинстве относятся к салатным [63, 64, 141].

Содержание эфирных масел дифференцировано по частям луковицы. Сегодня известно, что в сердцевине луковицы эфирных масел содержится больше, также много эфирных масел содержится в почках роста и зачатках. Количественно в этих частях луковицы эфирных масел до двух раз больше, чем во внешних сочных чешуях. Поэтому при активизации ростовых процессов эфирных масел в луковице становится больше, что связано с повышением удельного веса зачатка. Если температура хранения лука ниже 0 °С, то содержание эфирных масел в луковице возрастает до 2–3 раз [3, 72].

Уникальный биохимический состав репчатого лука, по-видимому, является причиной стремительного роста его мирового производства [16, 61]. Луковые культуры, в том числе репчатый лук, занимают ведущие позиции в производстве овощной продукции. За последние полвека производство репчатого лука в мире возросло более чем в 5 раз, составляя сегодня 72,3 млн тонн в год [169].

В мире репчатый лук возделывают в 142 странах мира, однако 92% мирового производства этой культуры приходится на 36 стран, которые представлены на рис. 1.1. На рисунке эти страны ранжированы по объему производимого лука и видно, что в тройку лидеров входят Китай, Индия и США. Однако до половины мирового производства лука приходится на Китай и Индию, а в США производится 3,4 млн тонн лука, что в 4 раза меньше, чем в Индии, и в 6 раз меньше, чем в Китае.

Россия входит в десятку стран, занимающих лидирующие позиции по производству репчатого лука. В настоящее время в РФ производится более 1,7 млн тонн лука, что составляет 2,3% от общемирового производства [132, 169], что хорошо согласуется с плотностью населения в нашей стране, численность которого также составляет около 2,4% населения Земли.

В России лук выращивают на площади 123 тыс. га, что составляет 15,5% от общей площади, занятой под овощными культурами. Преимущественное производство репчатого лука сосредоточено в Приволжском, Южном и Центральном округах России. В них выращивается около 80% всего годового объема лука и занято около 85% от всей посевной площади, занятой под посевами лука. Производство ранних луков сосредоточено преимущественно в Южном федеральном округе [132].

Рис. 1.1. Объем производства репчатого лука в странах мира, тыс. тонн [169]

В 2009 г. урожайность лука в стране составила 18,7 т/га; при этом в ЮФО урожайность была значительно ниже средней по России и не превышала 12,3 т/га [132]. Обращает внимание, что при лидирующих позициях по производству лука в мире, по сборам с единицы пахотной площади, позиции России колеблются в пределах 27–30 места (рис. 1.2). Это указывает на то, что развитие производства лука в нашей стране носит экстенсивный характер, реализуется за счет увеличения занятых под этой культурой площадей. В настоящее время под посевами репчатого занято свыше 85 тыс. га земель, среди которых значительная часть приходится на мелиорированные площади. При этом производство лука в современном его состоянии не покрывает потребности населения России. Дополнительно в нашу страну завозится около 455 тыс. тонн репчатого лука на сумму свыше 150 млн долларов [169]. Значительная часть импорта приходится на ранние луки.

1.2. Биологические особенности как основа повышения эффективности промышленного производства репчатого лука

Урожайность является результатом целого комплекса биологических и биофизических процессов, направленность которых в растениях зависит от их генетической природы, внутренней программы развития и условий внешней среды [113]. Если рассматривать урожайность «изнутри», то она представляется не абсолютной величиной, а результатом взаимодействия между потенциалом продуктивности растений и их устойчивостью к неблагоприятным условиям внешней среды. Причем значение имеет как уровень адаптационного потенциала, так и то, насколько он задействован в тех или иных агроэкологических условиях [77].

Рис. 1.2. Урожайность репчатого лука в мире, т/га [169]

Уровень использования внешних условий, эффективности задействования ресурсов, как природных, так и привносимых в результате хозяйственной деятельности, зависит от внутренних генетических и биологических механизмов. В свою очередь реализации генетического потенциала растений определяется обеспеченностью всего комплекса факторов жизни [89, 113]. В связи с этим выяснение механизмов, способствующих повышению потенциальной продуктивности растений, должно основываться на наиболее полном учете их биологических особенностей применительно к конкретному виду и даже — к конкретной группе сортов.

Все известные виды лука относятся к многочисленному семейству лилейных (Liliaceae L.), которое объединяет 101 род и входит в большой род Allium L. Род Allium L. объединяет около 400 видов луков, из которых в пищу используется 20–25 видов, а в культуре находятся 12 видов [3].

Allium cepa L. — лук репчатый является типичным двулетним растением, которое в первый год жизни формирует луковицу. Луковица, сформированная в первый год жизни, является хранилищем для накапливания пластических веществ, из которой на второй год развивается цветущее растение с последующим образованием семян [7, 151].

Луковица состоит из сухих и сочных чешуй и укороченного стебля — донца. Сухие чешуи в зависимости от сорта могут быть желтой, белой или фиолетовой окраски, а сочные чешуи бывают открытыми и закрытыми. В самой луковице, на донце, образуются вегетативные или генеративные (цветочные) почки [113], из которых в дальнейшем развиваются новые луковицы или цветоносы с соцветиями. Количество вегетативных почек в луковице может быть разным, и в зависимости от этого луковица может быть мало- или многозачатковой. Это является одним из признаков, определяющим сортовую принадлежность репчатого лука [63, 72].

Листовой аппарат у репчатого лука специфичный, представлен в виде полых трубок, которые покрыты сверху восковым налетом. В нижней части толщина листьев лука увеличивается, они переходят в сочные чешуи, которые составляют луковицу [64]. Во время созревания луковицы листовой аппарат растений перестает развиваться, подсыхает, постепенно развиваются процессы некроза. Также ссыхаются и влагалища листьев, которые в результате образуют так называемую «шейку» луковицы. Состояние шейки характеризует качество луковиц, степень защищенности продукции от заражения болезнетворными бактериями [29]. У невызревших луковиц шейка крупная, такая продукция быстро загнивает, плохо хранится.

Корневая система лука развита слабо, корни сначала струнообразны, затем появляются разветвления первого и второго порядков, густо покрытые корневыми волосками. Основная масса корней располагается в слое почвы 5–20 см [40, 72]. У однолетней луковицы корнями покрыта вся наружная часть донца стебля. С отмиранием листьев отмирают и корни. У луковицы, посаженной в землю на второй год ее жизни, новые корни прорастают вокруг остатков прошлогодних корней. В самом центре донца образуется омертвевший, как бы одревесневший слой, так называемая «пятка», по которой луковицу, выросшую из семян, всегда можно отличить от луковицы, выращенной из севка или из выборка [3, 40, 89, 151].

Цветонос-стрелка у лука, как и лист, полая внутри с характерным вздутием на одну треть ее высоты, несет на себе шаровидное соцветие — зонтик, состоящий из большого количества цветков [3]. Бутоны в соцветии распускаются как бы в три яруса. В первую очередь зацветают бутоны верхнего яруса, в них формируются наиболее вызревшие семена, чем обеспечивается формирование наиболее качественного посевного материала. Во время цветения бутонов первого яруса ниже располагаются бутоны следующего яруса. После отцветания первого яруса цветоножка бутонов следующего яруса растет и теперь они становятся верхними. В результате цветет всегда верхний ярус [113]. Плод у лука — трехгранная коробочка. При полном оплодотворении в ней образуется шесть семян. Семена мелкие, округло-трехгранной формы с плотной роговидной оболочкой. В одном грамме 250–400 штук семян. При обычных условиях хранения их всхожесть сохраняется два-три года [63, 64].

У двулетних видов лука, к которым относится лук репчатый, цикл развития складывается из следующих физиологических фаз [3, 7, 89]: 1) прорастание семян — появление всходов; 2) появление настоящих листьев, рост корней; 3) разрастание листового аппарата; 4) образование и начало роста луковицы; 5) формирование соцветия; 6) период цветения; 7) образование и развитие семян. В первый год жизни растение проходит 4 фазы развития.

Для прохождения каждой фазы требуются определенные условия, и в зависимости от этих условий продолжительность отдельных фаз колеблется довольно значительно [151].

В первую фазу на поверхности почвы появляются петелькообразные всходы. Это наиболее важный период в формировании рассады. С началом развития растений из семян корешок, так же как и основание семядоли вместе с почечкой, появляются из семени. В течение некоторого времени наблюдается рост корешка, после чего семядоля коленообразно изгибается в виде петельки. Петелька в своем основании удлиняется, в результате чего семя извлекается из земли [63, 72]. Данную особенность появления всходов лука важно учитывать при выборе субстрата для выращивания рассады; предпочтение отдается легким, рыхлым почвам [39].

Во вторую фазу у основания семядольного колена формируется почка, которая дает первый настоящий лист. Для репчатого лука, как и для других видов, семядоля бывает трубчатая, а позже появляются настоящие листья, которые выходят из отверстия, образующегося у основания семядоли. Впоследствии из вновь закладывающихся почек развиваются новые листья; одновременно идет и закладка боковых корней [3, 113, 141].

Третья фаза развития характеризуется интенсивным формированием органической массы и накоплением пластического вещества [7]. Рост лука в первое время происходит медленно. Через месяц после появления всходов поверхность листьев достигает нескольких квадратных сантиметров. Это обусловлено тем, что первые настоящие листья долгое время после образования практически не растут. После образования 4–5 листьев наблюдается интенсивный прирост листового аппарата, как за счет формирования новых листьев, так и за счет роста самих листьев. От количества и размера листьев зависит размер и качество луковицы [63]. При благоприятных условиях роста развивается большое число листьев и увеличивается их размер, а соответственно, увеличивается и орган запаса питательных веществ — луковица. Если условия неблагоприятны для развития лука, например при дефиците влаги, рост листьев замедляется и образуется луковица [71]. В этот период также происходит начальный рост луковицы и активное развитие листового аппарата.

Последняя фаза развития лука в первый год жизни — это формирование луковицы — органа запаса питательных веществ [3, 72, 113]. У репчатого лука в этот период приостанавливается нарастание новых листьев и начинается постепенный отток пластических веществ из листьев через стебель (донце) в сочные чешуи луковицы. После четвертой фазы у всех видов лука наступает период покоя, продолжительность которого связана с сохранностью лука [141].

Культура репчатого лука сравнительно холодостойка. Семена лука способны давать проростки уже при температуре 1–2 °С, однако всходы при этом неравномерны и могут появляться в течение длительного времени (до 1 месяца) [40, 63, 64]. При увеличении температуры почвы до 15–16 °С всходы можно получить в течение двух недель. При увеличении температуры почвы до 20–22 °С всходы обеспечиваются уже в течение недели. Всходы лука сохраняют свою жизнеспособность при снижении температуры воздуха до –1…–3 °С. Наилучшей температурой для роста и развития репчатого лука, выращиваемого рассадой, является 22–25 °С [151].

Для репчатого лука увеличение температуры в фазу созревания интенсифицирует отток пластических веществ в луковицу, что сопровождается повышением динамики прохождения этой фазы и лучшему вызреванию луковиц. Если температура воздуха в этот период снижается, то ряд процессов, связанных с созреванием луковиц, замедляется, качество луковиц при этом, как правило, становится ниже [84].

Лук относится к растениям длинного дня. Исследования [64] показали, что при выращивании репчатого лука в теплице зимой на коротком дне луковицы не формировались даже тогда, когда длину дня искусственно увеличивали до 12 часов. Только при 14–15-часовом дне были получены луковицы. В 1937 г. Р. А. Макгрудер и Аллард [71] разделили сорта репчатого лука Америки и Европы на длиннодневные и короткодневные. Деление условное, все сорта на длинном дне развивались быстрее, но сорта южные — это преимущественно короткодневные, а северные — длиннодневные сорта. Термин «короткодневные» исследователем в данном случае использован некорректно, а в том смысле, что для образования луковицы этим сортам требуется меньшая продолжительность светового дня. Исследованиями [113] установлено, что для сортов репчатого лука существует критический максимум фотопериода для образования луковицы и что для большинства сортов он равен 12 и 13,5 часа. Таким образом, фотопериодизм для репчатого лука является важным фактором, определяющим интродукцию, районирование и сроки посева различных сортов. В условиях короткого дня наблюдается мощный прирост вегетативной части лука, что в настоящее время используется для формирования развитой рассады [45].

Все сорта и гибриды репчатого лука, особенно ранние, предъявляют высокие требования к плодородию почвы [38, 40]. Наиболее хорошо лук удается на легкосуглинистых и супесчаных почвах, с мелкокомковатой структурой и высоким содержанием органических веществ. Увеличение кислотности почвы оказывает отрицательное влияние на рост и развитие лука. Оптимальная реакция почвенного раствора для этой культуры находится на уровне рН 6,0–7,0. При этом даже с самым малым повышением кислотности почвенной среды ингибирует рост и развитие лука [145].

Культура раннего лука исключительно требовательна к условиям минерального питания [7, 29, 83, 84, 151]. Азот активизирует развитие и вызывает рост новых листьев. При хорошем азотном питании листья лука имеют темно-зеленый оттенок и более мощный восковой налет. Однако при избытке азота удлиняется период вегетации, увеличивается вегетативная масса и снижается урожай луковиц, а также содержание сахара; повышается содержание влаги в тканях, отчего они делаются рыхлыми [89]. В то же время при недостатке азота развиваются слабые растения со светло-зеленой окраской. Фосфор ускоряет развитие и созревание растений, повышает их устойчивость к грибным заболеваниям, пониженным температурам и заморозкам, способствует быстрому развитию корневой системы, особенно на ранних фазах роста, уравновешивает действие избыточного азота, ускоряет развитие луковиц и вызревание семян. Недостаток фосфора замедляет формирование луковиц, а также вызывает азотное голодание у растений, так как без фосфора лук плохо его усваивает [113, 136, 141]. Калий необходим для фотосинтеза, а также для повышения холодостойкости растений. Некоторый избыток калия в почве не оказывает неблагоприятного действия. Недостаток калия ведет к постепенному отмиранию листьев. Калий способствует транспортировке пластических веществ по проводящим сосудам к луковице, в результате чего повышаются содержание сухого вещества и качество продукции [72, 113].

Большинство видов лука, в число которых входит лук репчатый, относятся к достаточно влаголюбивым растениям, при этом одни более требовательны к влаге, другие менее нуждаются в ней в определенный период развития [71]. Культура репчатого лука особенно восприимчива к дефициту почвенной влаги в начальные фазы роста и развития растений. Потребность в обеспечении водой в известной мере сокращается во вторую половину вегетации, когда идет подсыхание листьев и формируется луковица [40]. А. М. Алпатьев [4] принял за 100% потребность во влаге у картофеля, и тогда у моркови она составила 110%, у томатов 120–130%, у столовой свеклы 130–140%, у репчатого лука 150–160%, у капусты, брюквы — 170–180% и огурцов 180–200%.

Расход воды на формирование 0,1 т репчатого лука составляет около 5–7 м3 [64]. Репчатый лук в южных районах расходует больше всего воды в июне — июле, а в средней полосе и северных районах — в июле и первой половине августа, когда растения развивают мощную вегетативную массу и сильно ветвятся, а сухость и температура воздуха повышаются. Для ранних луков, возделываемых на территории Южного федерального округа, этот период приходится уже на начало — середину июня [19].

По данным, полученным ранее на Украине [40], расход воды в сухие и жаркие дни за сутки в августе доходит до 50 м3 на 1 га. По другим данным, полученным в Средней Азии, в июле и августе за сутки культура репчатого лука испаряла до 54,7–73,2 м3 на 1 га [71].

Вместе с тем сегодня доказано, что лук способен успешно адаптироваться к недостатку почвенной влаги [113, 141]. Адаптационный потенциал репчатого лука по отношению к засухе объясняется наличием в сочных чешуях водно-растворимых углеводов. Количество сахаров в луковице при систематическом дефиците почвенной влаги повышается, что позволяет растениям легко переносить как засуху, так и заморозки [89].

Таким образом, репчатый лук обладает достаточно мощным адаптивным потенциалом и сохраняет жизнеспособность в достаточно суровых условиях. Однако потенциал продуктивности реализуется только при оптимизации всех факторов жизни и тем в большей степени, чем меньше задействованы механизмы адаптации к неблагоприятным условиям внешней среды.

1.3. Особенности возделывания репчатого лука в ранней культуре. Обоснование направления исследований

Лук репчатый выращивают из семян, севком и рассадным способом [40]. Острые и полуострые сорта лука выращивают из семян (однолетняя культура), частично севком (двухлетняя культура), изредка рассадой; сладкие — рассадой [7, 37, 40, 84, 112].

Ранняя культура лука при двухлетней культуре (выращивание из севка) — в первый год из семян выращивается севок, на второй год из севка — товарная луковица [63, 64, 112]. Но такая технология требует дополнительных материальных, трудовых затрат и времени. Рассадная технология позволяет сократить затраты времени, но требует дополнительных материальных и трудовых затрат на выращивание и высадку рассады [8, 9, 28, 102]. Выращивание лука-репки из семян в настоящее время является наиболее распространенным способом, так как требует наименьшего количества материальных, трудовых расходов и затрат времени [16, 21, 22, 40].

До недавнего времени при возделывании репчатого лука в промышленной культуре сравнивали эффективность двух технологий: двулетней из севка и однолетней из семян. Выращивание лука на репку из семян, кроме экономии средств и труда, имеет и еще ряд преимуществ перед выращиванием их из севка [28, 30, 37]. Конечно, в том и другом случае должен быть качественный семенной материал. Но при возделывании репчатого лука из севка увеличивается вероятность поражения посевов вредителями и распространения болезней, в том числе — ложной мучнистой росы, вирусов, белой гнили и т. д. [113]. Если при хранении севка был нарушен температурный режим, возрастает вероятность образования значительного числа стрелкующихся растений.

В то же время возделывание репчатого лука из севка обеспечивает хорошую всхожесть, растения быстро развиваются и успешно конкурируют с сорной растительностью, увеличивается период формирования листового аппарата, что в конечном итоге благоприятно отражается на формировании урожая.

Рассадная технология выращивания репчатого лука объединяет преимущества возделывания лука из севка и из семян [8, 9, 39, 107].

Поэтому, например, технология выращивания лука в Израиле преимущественно рассадная [40]. Для выращивания лука используются гибридные семена очень высокого качества, дающие стандартный выровненный урожай. С экономической точки зрения выращивание через рассаду в Израиле оказалось более рентабельным, а что касается качества продукции, то урожай формируется исключительно ровный и стандартный. Прямой посев в почву там не применяется из-за нестабильности ожидаемого результата и очень большого расхода семян. Установлено, что загущенные всходы лука при прямом посеве в почву также приводят к получению луковиц разнокалиберного и нестандартного размера [55].

Еще одно преимущество возделывания рассадного лука в сравнении с технологией его выращивания из семян связано с чувствительностью этой культуры к длине светового дня. Ранние сорта и гибриды образовывают луковицу при меньшей продолжительности светового дня. Поэтому при выращивании ранних луков семенами до образования луковицы формируются значительно менее развитые растения, чем при возделывании рассадным способом. Не случайно при возделывании лука-репки посевом семян в ранней культуре потенциал продуктивности районированных сортов и гибридов ниже, чем при возделывании через рассаду [22, 40, 89].

Таким образом, при возделывании репчатого лука на раннюю продукцию важно взаимно увязать природные особенности региона, способ возделывания и сорт (гибрид). Опытами [135, 136, 137] на орошаемых землях Среднеахтубинского района Волгоградской области доказана эффективность возделывания в рассадной культуре гибрида Кэнди F1 и Экзакта F1. При внесении удобрений дозой N170P80K140 и орошении дождеванием было получено до 55 т/га стандартных луковиц гибрида Кэнди F1 и до 60 т/га гибрида Экзакта F1.

Чтобы получить ко времени высадки в открытый грунт 45–60-дневную рассаду, семена необходимо высеять во второй половине февраля. По данным [102], рассаду можно высевать в грунтовые теплицы или в используемые для выращивания рассады стандартные пластиковые кассеты размером 60×40 см с 260 ячейками в каждой. Установлено, что 45 дней является оптимальным для высадки в открытый грунт возрастом рассады [107]. При кассетном способе выращивания заполнять кассеты целесообразно универсальным торфоперлитоцеолитовым субстратом, который создается на основе природных материалов и заправляется элементами питания в соответствии с требуемыми культуре физико-химическими показателями. При нехватке торфа можно использовать перегной, торфо-перегнойную комбинацию [39].

Л. С. Гиль и В. И. Дьяченко [40] по результатам проведенных в условиях юга Украины исследований рекомендуют следующую технологию выращивания рассады репчатого лука в кассетах. Кассеты устанавливают на ровной поверхности, заполняют субстратом и проводят увлажняющий полив. Сроки высева семян устанавливают, ориентируясь на сроки высадки рассады в открытый грунт, учитывая необходимый возраст рассады и условия ее выращивания (в частности, период прорастания семян). Подготовленные семена высевают на глубину 1,5–2 см (по два-три в ячейку), посыпают субстратом и увлажняют. Для поддержания оптимального уровня влажности в период прорастания кассеты покрывают пленкой или агроволокном. После появления одиночных всходов пленку снимают, чтобы избежать вытягивания ростков, и увлажняют субстрат по мере необходимости.

Выращивание рассады кассетным способом имеет свои особенности [46]. Во-первых, необходимо постоянно поддерживать оптимальный водный и питательный режим. Эту проблему можно решить путем регулярного внесения элементов питания с поливной водой. Для этого готовят питательный раствор в соответствии с системой питания растений, и по мере подсыхания субстрата проводят его увлажнение [102]. Таким способом полностью решается проблема поставки элементов питания и создаются условия для влияния на рост и развитие рассады.

Сбой в подаче питательного раствора может в достаточно короткие сроки привести к задержке роста и гибели рассады. Это связано с малым объемом ячеек, поэтому субстрат не может играть роль буфера, как почва при грунтовой технологии выращивания рассады [107]. Практическое отсутствие функции буфера у субстрата при выращивании рассады в кассетах требует создания особого температурного режима. По данным [40], до появления всходов температуру необходимо поддерживать в пределах 18–20 °С. Сразу же после появления всходов ее необходимо понизить до 12–15 °С на протяжении 5–10 дней, чтобы предотвратить вытягивание растений. Потом снова повысить и поддерживать днем на уровне 16–18 °С с некоторым понижением в ночную пору. Закалка рассады, которая при грунтовой технологии проводится за 8–12 сут. до высаживания, при выращивании в кассетах исключается. Это необходимо, поскольку корневая система находится в малом объеме субстрата и в короткое время переохлаждается с последующим развитием болезней [46].

Готовая к высадке рассада репчатого лука должна иметь 3–4 листа, а также толщину ложного стебля 3–4 мм [7]. На поле рассаду можно высаживать в борозды (щели), нарезанные согласно схеме посадки. Опытами [55] установлено, что оптимальное расстояние между растениями в ряду составляет 4–6 см. При этом на 1 га высаживают 600–800 тысяч растений. Авторы рекомендуют сразу же после нарезки борозд проводить монтаж системы капельного орошения, раскладку капельных линий и включают полив до полного увлажнения контура в зоне посадки.

Применение рассадного способа выращивания ранних луков позволяет увеличить период роста листового аппарата и потенциально увеличивает продуктивность культуры [89].

Второй биологической особенностью лука является способность при неблагоприятных условиях (засуха, недостаточное питание, уплотнение грунта) прекращать рост листков, быстро заканчивать формирование луковицы и переходить в состояние покоя [63, 64, 113]. При этом если у растения уже началось формирование луковицы, то никакие агромероприятия (полив, подкормка, рыхление и др.) не способны прекратить этот процесс. Таким образом, для того, чтобы образовалось достаточное количество листков, которые будут формировать будущую луковицу, нужно увеличить период нарастания вегетативной массы и обеспечить растение всем необходимым в этот период. В условиях резко-континентального климата Нижнего Поволжья при выращивании луков на малоплодородных светло-каштановых почвах особое внимание необходимо уделять формированию водного и питательного режимов почвы [20, 22].

В естественных условиях региона исследований потребности лука в воде не обеспечиваются поступлением атмосферных осадков или других природных источников влаги. В пределах Волгоградской области среднемноголетняя сумма атмосферных осадков за теплый период года снижается с 250–330 до 175 мм [1], тогда как для формирования высоких урожаев лука требуется не менее 500 мм влаги, которая, к тому же, должна быть распределена в течение вегетационного периода в соответствии с динамикой водопотребления культуры [22, 37]. Поэтому при возделывании репчатого лука в засушливых условиях Нижнего Поволжья орошение является обязательным агроприемом.

Согласно общеизвестной классификации [82] известны несколько способов подачи воды на орошаемый участок: а) на поверхность почвы с поступлением воды в почву поглощением сверху — поверхностное орошение; б) подача воды на орошаемый участок в виде дождя посредством дождевальных аппаратов и машин для дождевания с увлажнением приземного слоя воздуха и вегетативной части растений; в) внутрипочвенное подведение воды по распределенной гидромелиоративной сети; влага к корневой системе в этом случае поступает за счет капиллярного подпитывания.

В нашей стране преимущественно применяются первые два способа, технология которых в той или иной степени отработана [59]. Они достаточно гибко позволяют управлять водным режимом почвы и изменять параметры функционирования в соответствии с биологическими особенностями культуры. Важным звеном технологии является информационная система, которая позволяет согласовывать потребности культуры и режим работы мелиоративной техники [89].

Луковые культуры, в том числе репчатый лук, требовательны к влаге и хорошо реагируют на орошение [3, 63, 64, 72]. Для образования 1 г сухого вещества им требуется 600–900 г воды, то есть значительно больше, чем другим сельскохозяйственным культурам. Наибольшие требования к наличию влаги лук предъявляет в период посева семян, высадки рассады, а также в период начала формирования луковицы [40].

Достаточно распространенным способом орошения лука является дождевание. По данным [112], в условиях Среднего Урала при самой высокой агротехнике урожай репчатого лука не превышает 14,0 т/га, а на орошаемых участках достигает 21,4 т/га, несмотря на то, что созревание лука на орошаемых участках задерживается на 8 дней (результаты трехлетних наблюдений). Учитывая, что увеличение вегетационного периода при поливе не выводит лук за рамки безморозного периода и значительно повышает урожай, полив лука на Урале используется повсеместно. Следует признать, что при постановке задачи получения ранней продукции продолжительность вегетационного периода имеет большое значение.

На юге Украины на основании изучения поливного режима выращивания лука репки путем посева в грунт семян было установлено, что урожай товарного лука был наивысшим при поддержании 80–75%-ной полевой влажности [40]. В условиях Нижнего Поволжья при дождевании рассадного лука на аллювиально-пойменной почве было получено до 60 т/га стандартных луковиц [136]. Для этого порог предполивной влажности почвы поддерживали на уровне 80–85%, а удобрения вносили дозой N170Р80К140 с применением подкормок — фертигации. Опытами в районе Волго-Донского междуречья региона Нижней Волги доказана необходимость оптимизации мощности зоны с регулируемым водным режимом почвы [65, 66]. Наибольшая урожайность лука, 51,3 т/га, обеспечивалась при поддержании предполивного уровня 80% НВ в слое 0,3 м до начала образования луковицы и 0,5 м в период формирования и роста луковицы.

При поливе по бороздам возможность дифференцирования мощности горизонта увлажнения почвы при поливе лука трудно реализуема. Вместе с тем при таком способе полива отсутствует смачивание поверхности листа, не повышается влажность воздуха, что позволяет эффективно противодействовать многим болезням лука [40, 112]. Кроме того, преимущество бороздкового полива состоит в том, что вода увлажняет только дно и стенки борозды, а гребень и растущие на нем растения лука остаются сухими, это позволяет избежать частых рыхлений и сократить затраты труда.

Опытами в Астраханской области [7] проведено сравнение эффективности бороздкового и капельного способа полива репчатого лука. На светло-каштановых почвах Северо-Западного Прикаспия при этих способах полива были испытаны 14 сортов и 2 гибрида F1 российской и зарубежной селекции. Урожайность луковиц у гибридов при капельном орошении достигала 110–140 т/га. В среднем по сортам и гибридам при капельном орошении урожайность составила 69,2 т/га, тогда как при бороздковом способе полива не превышала 62,3 т/га.

В настоящее время имеется много доказательств, что капельное орошение является одним из перспективных способов полива [16, 17, 18, 22, 37, 40, 46, 84, 158, 168]. Оно обеспечивает повышение урожайности культур, способствует сокращению поливных норм, экономному расходованию оросительной воды, снижает агроэкологическую нагрузку на орошаемый участок, обеспечивает возможность орошения независимо от метеорологических условий, позволяет добиться хорошего качества и равномерности полива при полной автоматизации процесса орошения, позволяет проводить полив на участках с разной степенью уклона, вносить минеральные удобрения и химические средства защиты растений непосредственно с поливной водой.

Подача оросительной воды в дозированном режиме, согласованном с особенностями водопотребления культуры, в том числе в смеси с питательными элементами, является одним из важнейших преимуществ капельного орошения [73].

Большинство ученых сходятся во мнении, что удовлетворить потребность лука в элементах питания достаточно сложно [3, 64, 113]. Это объясняется тем, что корневая система лука слабо развита, размещена в верхних слоях почвы и характеризуется слабой способностью усваивать элементы питания из почвы. И при этом с урожаем 1 т товарной продукции выносится около 4,3 кг азота, 1,7 кг фосфора и 4,6 кг калия [40, 113, 136]. Кроме того, в начальные фазы развития лук потребляет питательные элементы постепенно, а затем, за довольно короткий период, очень интенсивно.

В современной литературе рекомендуется режим минерального питания лука проектировать на основании результатов агрохимического анализа наличия запасов питательных веществ в почве [134]. Они учитываются при расчете суммарной потребности в питательных веществах на основе расчета выноса их запланированным урожаем с учетом коэффициентов использования элементов питания из вносимых удобрений.

Исследованиями [71] доказано, что лук в сравнении с другими овощными культурами лучше использует органические, чем минеральные удобрения. Из органических удобрений рекомендуется вносить только перепревший навоз под зяблевую вспашку. Внесение свежего навоза нецелесообразно. Под лук во всех климатических зонах рекомендуется совместное внесение органических и минеральных удобрений. При размещении посевов после неунавоженных предшественников и отсутствии возможности внесения органических удобрений под лук режим минерального питания регулируется на основе применения минеральных удобрений. В этом случае особенно эффективна фертигация [73, 89].

В опытах при дождевании рассадного лука на аллювиально-пойменных землях Нижнего Поволжья установлена целесообразность внесения минеральных удобрений дозой N40Р40К60 под вспашку [135, 137] с последующей подкормкой растений в течение вегетационного периода дозой N25 через полторы-две недели после посадки и еще одну — в течение двух недель после первой подкормки. Такой режим минерального питания при орошении обеспечивал формирование 40 т/га луковиц. Чтобы сформировать более продуктивные посевы лука, потребовалось изменить режим минерального питания: под планируемый уровень урожайности гибрида Кэнди F1 55 т/га — мелиоративная доза К400 + N60Р60К100 под вспашку и две азотные подкормки по N35 в течение вегетации; под планируемый урожай гибрида Экзакта F1 70 т/га — мелиоративная доза К400 + N80Р80К140 под основную обработку с последующим проведением трех азотных подкормок — дозой N35 через полторы-две недели после посадки рассады и еще через две недели после первой подкормки + N20 через 12–14 дней после второй подкормки.

При капельном орошении к фертигации приступают после получения массовых всходов и до наступления фазы 3 листьев [40]. Проводят фосфорно-калийные подкормки для стимуляции развития корневой системы. Дальше до появления 5–6 листьев (ранние сорта) и 10–11 (средние и поздние) наращивают вегетативную массу азотно-калийными подкормками. С момента формирования луковицы дозу азота постепенно уменьшают, а за 25–30 дней до окончания вегетации подкормки прекращают полностью для сокращения периода вызревания лука.

В опытах [16, 21] на светло-каштановых почвах сухостепной зоны Нижнего Поволжья при капельном орошении посевного лука применение фертигации с общей дозой удобрений N210P130K210 позволило получить до 120 т/га стандартной продукции. При этом авторы отмечают, что гарантированное получение экологически безопасной продукции возможно при урожайности до 100 т/га, что обеспечивалось в опытах внесением N150P105K120.

Таким образом, капельное орошение и фертигация являются перспективными направлениями совершенствования технологии возделывания ранних луков. При этом способ и технология возделывания ранних луков, продуктивность и качество получаемой продукции тесно взаимосвязаны и должны рассматриваться в единой системе с явно заданными приоритетами.

В результате обобщения материалов литературных источников установлено существенное недоиспользование в природных условиях региона исследований потенциала продуктивности культивируемых гибридов раннего лука. Причиной недоиспользования потенциала продуктивности современных гибридов раннего лука в практике орошаемого земледелия являются необоснованные допущения при адаптации технологии его возделывания. Часть результатов проведенных исследований, прежде всего по водопотреблению, управлению водным режимом почвы, формированию питательного режима и удобрению репчатого лука противоречивы без привязки к региональным особенностям климата, и, что не менее важно, — к особенностям технологии возделывания и назначения продукции. Приоритетными направлениями выхода из сложившейся ситуации являются частичный перевод производства ранних луков на капельный способ орошения и использование рассадной культуры как наиболее интенсивной и потенциально ресурсосберегающей его форме. Для этого необходимо провести комплексную оценку основных урожаеобразующих факторов, обеспечивающих получение планируемых уровней урожайности рассадного лука не ниже 60–80 т/га; определить условия, необходимые для обеспечения экологически безопасной продукции при условии применения минеральных форм удобрений; установить закономерности развития и фотосинтетической деятельности лука; разработать прогностическую модель формирования водного режима почвы, определить динамику водопотребления, сформулировать принципы рационального водопользования и ресурсосбережения при капельном орошении рассадного лука.

Необходимость решения поставленных выше вопросов, а также почти полное отсутствие согласованной информации по урожайности рассадного лука и качеству получаемой продукции при равном обеспечении факторов жизни растений определило направление наших исследований.

2. Схема и условия проведения полевых опытов

2.1. Схема полевого эксперимента

В условиях острого дефицита почвенной влаги региона Нижней Волги возможность орошения определяет потенциал продуктивности ряда сельскохозяйственных культур. От взаимодействия водного и пищевого режимов почвы, влияния водообеспечения на рост репчатого лука с присущими ему способами адаптации и свойственными сорту признаками зависит продуктивность агрофитоценозов и составляющих ее компонентов. При этом конкретные сочетания регулируемых факторов для каждого уровня планируемого урожая должны быть установлены опытным путем [77, 113].

Исследованиями предусматривалось обоснование элементов технологии капельного орошения рассадного лука в сухостепной зоне светло-каштановых почв Нижнего Поволжья с оценкой возможностей получения разных уровней урожайности луковиц и оптимизацией сочетания поливного режима и доз внесения удобрений для различной урожайности.

Экспериментальной частью исследований предусматривалось проведение двухфакторного полевого опыта, в котором изучали влияние условий водообеспечения (фактор А) и уровня минерального питания (фактор В) на продукционный процесс и эффективность производства лука в ранней культуре.

Варианты опыта по фактору А (водный режим почвы) представлены следующими уровнями:

вариант А1 — поддержание в течение вегетационного периода лука допустимого уровня предполивной влажности в расчетном слое почвы 0,4 м не ниже 70% НВ;

вариант А2 — поддержание в течение вегетационного периода лука допустимого уровня предполивной влажности в расчетном слое почвы 0,4 м не ниже 80% НВ;

вариант А3 — поддержание в течение вегетационного периода лука допустимого уровня предполивной влажности в расчетном слое почвы 0,4 м не ниже 90% НВ.

Варианты опыта по фактору В (питательный режим почвы) закладывались методом расщепления делянок фактора А (рис. 2.1). На каждом из вариантов по водному режиму почвы были заложены четыре варианта по регулированию питательного режима почвы. Варианты опыта по фактору В представлены следующими уровнями:

Рис. 2.1. Схема полевого эксперимента

вариант В1 — внесение минеральных удобрений дозой N50P35K10, рассчитанной на формирование планируемого уровня урожайности луковиц 40 т/га;

вариант В2 — внесение минеральных удобрений дозой N110P60K100, рассчитанной на формирование планируемого уровня урожайности луковиц 60 т/га;

вариант В3 — внесение минеральных удобрений дозой N170P85K190, рассчитанной на формирование планируемого уровня урожайности луковиц 80 т/га;

вариант В4 — внесение минеральных удобрений дозой N230P110K280, рассчитанной на формирование планируемого уровня урожайности луковиц 100 т/га.

Исследования проводились на посевах рассадного лука, гибрид Сьерра Бланка.

Участки для проведения полевого опыта выбирали с учетом хозяйственных возможностей опытно-производственного предприятия, требований репрезентативности, исходя из необходимости соблюдения условий однородности почвенного покрова, севооборота и истории проведения агротехнических мероприятий, как это регламентируется общеизвестными методиками проведения полевого опыта. Рельеф, почвенные, гидрологические условия для всех делянок были одинаковы [54, 109]. Для исключения влияния на регистрируемые показатели почвенных разностей и для выявления систематических ошибок опыты закладывались в четырехкратной повторности.

Общая площадь опытного участка для одного года исследований составила 1 га. Учетная площадь делянок, образованных сочетанием изучаемых в опыте факторов, составила 200 м². Размещение вариантов опыта в пределах каждого фактора бессистемное (рендомизированное) [54, 115].

2.2. Методики исследований

Согласно требованиям общепризнанных методик, изложенных в «Методике опытного дела в овощеводстве и бахчеводстве» [97], «Методических рекомендациях ВАСХНИЛ по постановке опытов и проведению исследовании по программированию урожая полевых культур» [98], «Методических рекомендациях к проведению полевых опытов с овощными культурами» [99], «Методических указаниях к лабораторным занятиям по теме: «Индустриальная технология производства лука-репки из семян» [100], опыты сопровождались фенологическими наблюдениями, биометрическими учетами, анализом почвенных образцов, определением влажности почвы, суммарного и среднесуточного водопотребления, основных показателей фотосинтетической деятельности растений.

Плотность сложения или вес единичного объема почвы, взятой в ее естественном состоянии, определяли способом режущего кольца по методике, приведенной в книге С.В. Астапова [11]. Пробы отбирали стальным кольцом диаметром 50 мм и высотой 30 мм. Плотность твердой фазы почвы находили путем определения объема навески при вытеснении водой из пикнометра [33, 34, 74].

Для установления наименьшей влагоемкости почвы в полевых условиях подготавливали площадку площадью 1 м2, которую заливали слоем воды общим объемом 500 л с последующим определением на влажность проб почвогрунта на расчетную глубину [34, 74]. Определение влажности почвы при этом проводили на 2–3 сутки после заливки площадки.

Величину общей скважности вычисляли по соотношению плотности твердой фазы (удельного веса) и плотности сложения, а прочие водно-физические свойства почвы (гигроскопичность, влажность устойчивого завядания) определяли по методикам, изложенным в трудах С. А. Воробьева, С. В. Астапова, И. С. Кауричева, Н. А. Качинского, И. Б. Ревут [11, 24, 33, 34, 74, 75, 119].

Метеорологические условия контролировали на опытном участке, а также использовали данные ближайших государственных метеостанций и архивные данные Росгидрометцентра. Осадки регистрировались установленным на опытном участке дождемером М-99 [127]. Температуру воздуха измеряли при помощи максимального ртутного термометра, а также использовали самописный метеоприбор — термограф [111].

Образцы почвы для агрохимического анализа отбирали до глубины 0,6 м, послойно через 0,1 м. Анализ отобранных образцов проводили в лаборатории. Для определения основных агрохимических характеристик, определяющих плодородие почвы, использовали апробированные методы [10, 117, 118]. Гумус определяли по методике И. В. Тюрина, содержание фосфора по методу Б. П. Мачигина, для определения легкогидролизуемого азота в почве использовали методику И. В. Тюрина — Н. М. Кононовой. Реакцию почвенного раствора определяли стандартным способом (ГОСТ 26483), а для определения содержания поглощенного натрия использовали общеизвестную методику И. Н. Антипова-Каратаева и А. Я. Мамаевой [118].

При расчете доз минеральных удобрений учитывали естественное плодородие почвы, вынос минеральных элементов растениями, коэффициенты использования минеральных элементов из почвы и удобрений [134].

Для обеспечения динамической привязки результатов эксперимента в опыте проводились фенологические наблюдения. В течение периода наблюдений отмечали наступление основных фаз развития, таких как высадка рассады, начало формирования луковицы, начало активного роста луковицы, начало созревания луковицы, техническая спелость. Согласно общепринятой методике начало фазы регистрировали в день, когда основные индикаторы, характеризующие вступление растений в данную фазу, наблюдались в агроценозе не менее чем на 10% площади посева. Когда основные индикаторы-характеристики фазы наблюдались не менее чем у 75% растений, регистрировали полное наступление фазы развития [54, 115].

Расчет запасов почвенной влаги проводили, исходя из водно-физических свойств почвы (плотности сложения, общей скважности) и ее полевой влажности на каждый момент времени [115]. Для определения влажности почвы закладывали постоянные водобалансовые площадки для каждого варианта опыта. Образцы почвы на влажность отбирали почвенным буром через 0,1 м на глубину расчетного слоя с последующим определением содержания влаги термостатно-весовым методом. Дополнительно тензиметрами контролировали давление почвенной влаги. Скважины для отбора образцов почвы закладывали по оси увлажнителя в четырехкратной повторности. В динамике обязательное определение влажности почвы проводили перед высадкой рассады, до и после полива, после выпадения атмосферных осадков, по фазам развития растений и перед уборкой [117, 121].

Для расчета поливной нормы использовали следующую общеизвестную зависимость: [53, 152]:

m = k · h · ρ · (WHB — j · WHB),

где — доля увлажняемой площади, %; Sобщ. — общая площадь участка; Sувл. — площадь, увлажняемая поливами; h — мощность расчетного слоя почвы, м; ρ — плотность сложения расчетного слоя почвы, т/м³; WHB — влажность расчетного слоя почвы при наименьшей влагоемкости, % от массы сухой почвы; j — коэффициент, определяющий предполивную влажность почвы (соответствует принятому порогу нижней границы увлажнения), в долях единицы. С учетом схемы посадки лука и раскладки капельных линий в опытах увлажнялось около 70% общей площади поля.

Для учета поливной воды использовали счетчик-расходомер.

Для расчета суммарного водопотребления лука использовали упрощенное уравнение водного баланса [82]:

Е = Q + 10kР ± ΔWh,

где E — суммарное водопотребление лука за расчетный период, м³/га; Q — оросительная норма, м³/га; P — поступление за расчетный период атмосферных осадков, мм; k — коэффициент эффективного использования атмосферных осадков; ΔWh — изменение запасов почвенной влаги за расчетный период в слое 1,0 м, м³/га. Компонент по грунтовым водам из уравнения водного баланса был исключен, так как на опытном участке во все годы исследований они были расположены вне зоны капиллярного влияния на корнеобитаемый слой (более 12 м).

Через каждые 15 суток, а также по фазам развития рассадного лука на учетных делянках отбирали по 5 типичных растений и проводили следующие учеты: измерение высоты растения, взвешивание, определение числа, массы и площади листьев, измерение диаметра и массы луковицы [97, 100].

Для определения площади листьев использовали метод отпечатков [97] с использованием образцов, обработанных при учете динамики роста надземной части растений. После учета массы всех листьев отбирали 50 типичных в выборке и сохраняли их отпечатки на бумаге. Учитывая плотность материала с отпечатками, вычисляли их площадь. Площадь всех листьев в выборке определяли из пропорции массы всех листьев и массы листьев, с которых были сняты отпечатки.

Площадь листьев в начале и в конце расчетного периода, а также продолжительность расчетного периода являлись исходными данными для приближенного расчета фотосинтетического потенциал. В исследованиях расчетные периоды приравнивались к наступлению фазовых состояний роста и развития. Итоговым расчетом являлось суммирование значений фотосинтетического потенциала за вегетационный период [105, 106].

Для определения чистой продуктивности фотосинтеза использовали следующее отношение [98]:

где М₂ – М₁ — прирост сухого вещества лука за расчетный период n; 0,5 ∙ (S₁ + S₂) — средняя арифметическая от площади листьев за период n (сут.); 0,5 ∙ (S₁ + S₂) ∙ n — фотосинтетический потенциал посева за период n. С точки зрения физиологии растений определяли величину, равную разности фотосинтеза и дыхания [89].

Урожайность определяли во время сбора валового урожая с учетом фракционного состава луковиц и показателей, регламентируемых государственным стандартом на качество продукции [89, 99, 100].

Полученные результаты наблюдений, измерений и учетов в численной форме подвергали математической обработке с использованием методов дисперсионного, корреляционного и регрессионного анализа [50, 54].

2.3. Условия проведения полевого эксперимента

2.3.1. Краткая природно-климатическая характеристика региона исследований

Сухостепная зона светло-каштановых почв в комплексе с бурыми зональными почвами по площади равна примерно 50% площади территории Нижнего Поволжья [85]. Географически она представлена частью Волгоградского Заволжья, Правобережья, междуречья Волги и Дона, включает территорию Республики Калмыкия восточнее Ергеней и занимает почти всю территорию Астраханской области.

Главными факторами климата, лимитирующими эффективность возделывания здесь сельскохозяйственных культур, являются условия тепло- и влагообеспеченности.

На территории Волгоградской области суммы среднесуточных температур выше 10 °С возрастают с северо-запада на юго-восток от 2750 °С до 3300 °С, причем в подзоне светло-каштановых почв они превышают 3000 °С (табл. 2.1).

Таблица 2.1

Основные характеристики районирования территории Волгоградской области по тепло- и влагообеспеченности [1]

Природный район

Гидротермический коэффициент

Сумма активных температур, °С

Безморозный период, сут.

Осадки теплого периода, мм

Средняя температура

воздуха в июле, °С

Заволжский сухостепной

0,55

3000

148–166

200–210

23,3

Прикаспийский

полупустынный

0,45

3300

153–173

180–200

24,2

Северо-западный степной

0,75

2750

148–165

250–330

21,3

Центральный степной

0,65

2850

148–163

238–292

22,0

Центральный сухостепной

0,60

3000

152–179

200–252

23,0

Юго-западный сухостепной

0,65

3100

170–175

245–276

23,1

Южный сухостепной

0,60

3250

168–175

175–251

23,8

В Республике Калмыкия сумма активных среднесуточных температур воздуха еще увеличивается и варьирует по природным зонам от 3300 до 3600 °С. В пределах Астраханской области по теплообеспеченности выделено две природных зоны: с суммой среднесуточных температур воздуха выше 10 °С 3200–3400 °С (занимает северную часть области, граничащей с Волгоградской) и 3400–3600 °С (вся остальная часть территории).

В пределах Волгоградской области среднемноголетняя сумма атмосферных осадков за теплый период года снижается с 250–330 до 175 мм. В Республике Калмыкия с запада на восток этот показатель уменьшается с 275 до 100 мм, а в административных границах Астраханской области варьирует от 160 до 80 мм [85]. Учитывая, что испаряемость в пределах Нижнего Поволжья возрастает в среднем за год с 800 до 1200 мм в том же направлении, в котором снижаются среднемноголетние значения обеспеченности атмосферными осадками, можно заключить, что влагообеспеченность региона является лимитирующим для большинства возделываемых сельскохозяйственных культур, в том числе и такой водотребовательной, как лук.

Плодородие средне- и тяжелосуглинистых почв светло-каштановой подзоны региона исследований снижается по отношению к подзоне темно-каштановых почв. Почвы, как правило, малогумусные, в пахотном слое гумуса содержится не более 1,5–2,0%. Содержание общего азота составляет 0,08–0,16%, валового фосфора — 0,11–0,15%, однако доступных растениям форм содержится существенно меньше. Общего калия в почве содержится от 1,6 до 2,1%. Емкость поглощения в зависимости от гранулометрического состава и степени гумусированности почвы изменяется от 20 до 28 мг/экв [1, 48].

2.3.2. Почвенные условия опытного участка

Территориально опытный участок во все годы исследований был размещен на землях фермерского хозяйства «Садко» Дубовского района Волгоградской области. По совокупности почвенно-климатических условий территория этого хозяйства располагается в сухостепной зоне светло-каштановых почв Нижнего Поволжья.

На опытном участке был заложен почвенный разрез глубиной 0,9 м, который дает представление о морфологии и генезисе почв, что важно при анализе типичности почвенных условий для региона. Результаты исследования почвенного разреза следующие:

Горизонт «А» — 0–0,25 м, типичный для региона пахотный слой с наибольшим содержанием гумуса, цвет серый со светло-коричневыми оттенками, структура почвы в горизонте мелкокомковатая, гранулометрический состав среднесуглинистый. Слой насыщен корневыми остатками, с сильно выраженным переходом в нижележащий горизонт.

Горизонт «В₁» — 0,25–0,35 м, цвет сероватый с переходом в светло-коричневый, гумусированность слабая, среднесуглинистый, структура неясно-призматическая, слой существенно уплотнен по отношению к пахотному горизонту, корни растений наблюдаются в меньшей степени, переход к горизонту «В₂» выражен слабо.

Горизонт «В₂» — 0,35–0,50, цвет неоднородный, преимущественно светло-коричневый, наблюдаются неясно-выраженные гумусовые пятна, сильно уплотнен, структура комковатая, гранулометрический состав среднесуглинистый, корни растений наблюдаются редко, переход к горизонту «ВС» неясно выражен.

Горизонт «ВС» — 0,50–0,90 м, цвет от светло-коричневого до палево-желтого, плотность сложения высокая, наблюдаются включения карбонатов, переход в нижележащий горизонт сильно выражен.

Данные, приведенные в табл. 2.2, подтверждают, что гранулометрический состав почвы на опытных делянках среднесуглинистый. Сумма частиц размером менее 0,01 мм составляет 46,5–46,9% от общей массы сухой почвы. При увеличении глубины взятия образцов наблюдается уменьшение доли фракций менее 0,01 мм до 41,2–45,5%.

Таблица 2.2

Гранулометрический состав почвы на опытном участке

Слой

Доля фракции, % от массы всей почвы

Доля фракций менее 0,01 мм, % от массы всей почвы

Гранулометрический состав почвы

1,00–0,25 мм

0,25–0,05 мм

0,05–0,01 мм

0–0,1

2,6

32,5

18,4

46,5

Средний суглинок

0,1–0,2

2,2

34,7

16,2

46,9

Средний суглинок

0,2–0,3

2,4

36,4

14,5

46,7

Средний суглинок

0,3–0,4

3,2

38,2

13,1

45,5

Средний суглинок

0,4–0,5

3,3

42,4

13,1

41,2

Средний суглинок

0,5–0,6

4,1

40,1

12,8

43,0

Средний суглинок

По результатам химического анализа почву опытного участка можно охарактеризовать как благоприятную среду для возделывания репчатого лука (табл. 2.3), с содержанием гумуса в горизонте «А» до 1,8–2,5%, что типично для рассматриваемой территории.

Таблица 2.3

Агрохимические свойства почвы на опытном участке

Слой почвы

Реакция водной вытяжки

Содержание гумуса, %

мг 1 кг почвы

Емкость поглощения,

мг-экв

Натрий

Азот

Фосфор

Калий

мг-экв

%

0–0,1

6,1

2,5

34,5

33,7

314,3

23,7

0,31

1,31

0,1–0,2

6,8

2,2

32,3

32,5

298,7

23,3

0,37

1,59

0,2–0,3

7,1

1,8

22,1

26,2

286,1

22,1

0,52

2,35

0,3–0,4

7,3

1,1

13,9

29,2

175,4

20,3

0,56

2,76

0,4–0,5

7,3

0,5

6,2

22,1

121,2

19,5

0,67

3,44

0,5–0,6

7,2

0,2

3,9

17,5

152,4

19,5

0,79

4,05

По показателю рН водной вытяжки реакция почвенной среды в гумусовом горизонте слабокислая. С увеличением глубины горизонта наблюдается снижение кислотности, а с глубины 0,3 м отмечен переход к слабощелочной реакции почвенного раствора (рН = 7,2–7,3). Емкость поглощения почвы на опытном участке типичная для региона исследований и изменяется от 22,1–23,7 мг-экв в пахотном слое до 19,5 мг-экв на глубине 0,6 м. Содержание натрия в почве не превышало 0,31–0,52 мг-экв для гумусового горизонта и возрастало до 0,79 мг-экв на глубине 0,6 м, что составляет не более 4,05% от емкости поглощающего комплекса. Таким образом, процессов осолонцевания не наблюдается.

Содержание легкогидролизуемого азота в пахотном слое почвы во все годы исследований не превышало 22,1–34,5 мг/кг, а доступных растениям форм фосфора — 26,2–33,7 мг/кг почвы. Содержание обменного калия в почве опытного участка достигало 286,1–314,3 мг/кг, что типично для региона исследований.

По совокупности водно-физических свойств почвы можно сделать вывод о ее хорошей водоудерживающей способности (табл. 2.4): значения наименьшей влагоемкости для пахотного слоя почвы в годы исследований находились в пределах от 25,0 до 25,2% массы сухой почвы, в нижележащих горизонтах — 20,7–24,8% массы сухой почвы.

Плотность естественного сложения почвы изменялась в зависимости от глубины взятия образцов от 1,25 до 1,41 т/м³, а для пахотного слоя составляла 1,25–1,29 т/м³. Общая порозность почвы снижалась с 49,8–50,2% в пахотном слое до 47,2% в слое 0,5–0,6 м.

Влажность устойчивого завядания растений была рассчитана исходя из известного соотношения по отношению к значениям максимальной гигроскопичности, полученным в лабораторных условиях. Для почвы опытного участка влажность устойчивого завядания изменялась от 13,5–14,7% в гумусовом горизонте до 11,7% в слое 0,5–0,6 м, что составляет около 53–58% от влажности почвы в состоянии наименьшей влагоемкости.

Таблица 2.4

Характеристика водно-физических свойств почвы

Слой почвы

Плотность сложения, т/м³

Плотность твердой фазы,

т/м³

Порозность, %

Влажность почвы в состоянии наименьшей влагоемкости, % от массы почвы

Наибольшая гигроскопичность, % от а.с.п.

Влажность почвы при устойчивом завядании растений, % от массы почвы

0–0,1

1,25

2,51

50,2

25,2

9,8

14,7

0,1–0,2

1,27

2,55

50,2

25,0

9,5

14,3

0,2–0,3

1,29

2,57

49,8

25,2

9,0

13,5

0,3–0,4

1,33

2,62

49,2

24,8

8,8

13,2

0,4–0,5

1,37

2,65

48,3

22,3

8,1

12,2

0,5–0,6

1,41

2,67

47,2

20,7

7,8

11,7

2.3.3. Метеорологические условия

Динамика погодных условий в течение вегетационного периода рассадного лука существенно различалась по годам проведения исследований (табл. 2.5–2.6, рис. 2.2–2.4). Анализ собранного агрометеорологического материала показал, что в 2008 году за вегетационный период лука атмосферные осадки поступили почти в среднемноголетнем объеме. Выпало 124 мм осадков, что практически не отличается от среднемноголетнего уровня и обеспечивается в 54,9%. Сумма среднесуточных температур воздуха за этот период превысила среднемноголетний уровень и составила 2172 °С, что обеспечивается с вероятностью 29,3%.

Таблица 2.5

Сравнительная метеорологическая характеристика вегетационного периода рассадного лука в годы проведения исследований (с 10.04 по 31.07)

Год

Осадки

Температура воздуха

сумма, мм

обеспеченность, %

сумма, °С

обеспеченность, %

Среднемноголетний показатель

125

50

2120

50

2008

124

54,9

2172

29,3

2009

91

76,3

2116

54,9

2010

191

24,8

2363

3,2

Таблица 2.6

Метеорологические условия в годы проведения исследований

Окончание табл. 2.6

Месяц

Декады

Осадки, мм

Среднесуточная температура воздуха, °С

Относительная влажность воздуха, средняя, %

2008

2009

2010

2008

2009

2010

2008

2009

2010

Месяц

Декады

Осадки, мм

Среднесуточная температура воздуха, °С

Относительная влажность воздуха, средняя, %

2008

2009

2010

2008

2009

2010

2008

2009

2010

Апрель

1

0

1,4

0

12,5

5,1

7,1

68,3

57,2

61,2

2

5,4

3,4

32,5

10,5

7,3

7,7

63,7

43,1

69,1

3

2,3

0,2

0

12,9

9,8

10,6

63,5

36,8

50,6

Сумма

7,7

5,0

32,5

–

–

–

–

–

–

Среднее

–

–

–

12,0

7,4

8,5

65,2

45,7

60,3

Среднемноголетнее

25

8

62

Отклонение от среднемноголетнего

–17,3

–20,0

+7,5

+4,0

–0,6

+0,5

+3,2

–16,3

–1,7

Май

1

4,9

0

6,9

13,2

15,0

18,4

59,6

45,0

48,2

2

43,4

18,0

43,2

16,6

13,9

18,3

60,3

62,8

75,4

3

13,6

33,3

64,4

20,6

14,7

16,3

47,9

63,8

72,4

Сумма

61,9

51,3

114,5

–

–

–

–

–

–

Среднее

–

–

–

16,8

14,5

17,7

55,9

57,2

65,3

Среднемноголетнее

27

17

53

Отклонение от среднемноголетнего

+34,9

+24,3

+87,5

–0,2

–2,5

+0,7

+2,9

+4,2

+12,3

Июнь

1

1,5

1,0

0

17,5

21,8

22,6

48,8

48,0

47,1

2

7,2

3,9

3,0

24,8

22,9

25,0

53,9

52,1

41,1

3

3,2

0

0

20,9

23,8

27,6

51,6

28,7

24,3

Сумма

11,9

4,9

3,0

–

–

–

–

–

–

Среднее

–

–

–

21,1

22,9

25,1

51,4

42,9

37,5

Среднемноголетнее

40

21,4

50

Отклонение от среднемноголетнего

–28,1

–35,1

–37,0

–0,3

+1,5

+3,7

+1,4

–7,1

–12,5

Июль

1

12,3

12,0

41

22,9

21,9

25,8

46,8

38,1

56,2

2

17,2

0

0

26,5

30,4

28,7

49,8

24,8

30,9

3

4,2

16,7

0

26,2

24,9

30,3

52,2

51,1

21,3

Сумма

33,7

28,7

41

–

–

–

–

–

–

Среднее

–

–

–

25,3

26,0

28,3

48,9

37,8

35,3

Среднемноголетнее

33

24,2

53

Отклонение от среднемноголетнего

+0,7

–4,3

+8,0

+1,1

+1,8

+4,1

–4,1

–5,2

–17,7

В течение вегетационного периода лука в 2008 году существенное превышение среднемноголетнего уровня по температуре воздуха (+4,0 °С) отмечено в апреле, что обеспечило возможность проведения высадки во второй декаде, хорошую приживаемость рассады и быструю адаптацию растений к условиям открытого грунта. В то же время отсутствие атмосферных осадков в этот период потребовало активной эксплуатации системы капельного орошения с первого дня высадки рассады.

Наибольшее количество атмосферных осадков (с превышением среднемноголетней нормы в 34,9 мм) в 2008 году поступило в мае, что вкупе со снижением теплообеспеченности периода создало условия для роста рисков развития заболеваний и распространения вредителей культуры.

Рис. 2.2. Динамика метеорологических показателей за вегетационный период рассадного лука в 2008 году

Июнь 2008 года был наиболее благоприятным периодом для роста и развития лука. Атмосферных осадков за период поступило не более 11,9 мм, а режим поступления тепла был наиболее типичен для региона исследований. За июль 2008 года поступило до 33,7 мм осадков, однако уже в первой декаде продукция была убрана и осадки на формирование урожая не использовались.

Рис. 2.3. Динамика метеорологических показателей за вегетационный период рассадного лука в 2009 году

Засушливый вегетационный период лука в 2009 году (обеспеченность поступления осадков — 76,3%) был обеспечен поступлением тепловыми ресурсами на уровне среднего многолетнего (обеспеченность 54,9%). Средняя температура воздуха за вторую декаду апреля составила 7,3 °С, но практическое отсутствие внутрисуточных колебаний температуры обеспечило хорошую приживаемость рассады и начальную силу роста. В последующем температура воздуха постепенно нарастала до максимума (30,4 °С) во второй декаде июля, когда проводили сбор и учет урожая.

Рис. 2.4. Динамика метеорологических показателей за вегетационный период рассадного лука в 2010 году

Высадку рассады в 2010 году в связи со сложившимися погодными условиями проводили в первой декаде мая. Метеорологические условия вегетационного периода в 2010 году были в целом благоприятны для роста и развития репчатого лука. Вплоть до 20 мая средняя декадная температура воздуха находилась в пределах 18,3–18,4 °С, что обеспечило наиболее благоприятные условия для роста листа (табл. 2.6). В среднем за май температура воздуха не превышала 17,7 °С, что позволило достаточно хорошо развить листовой аппарат без преждевременного перехода к образованию луковицы.

Сумма атмосферных осадков, поступивших на орошаемый участок в течение мая, составила 114,5 мм, что нехарактерно для этого периода.

Среднемноголетний уровень обеспечения атмосферными осадками в этот период не превышает 27 мм, то есть фактически осадков поступило в 4 раза больше среднемноголетнего уровня. Такое количество осадков теоретически могло бы покрыть дефицит испаряемости и полностью обеспечить посевы лука водой до начала образования луковицы. Однако неравномерность поступления атмосферных осадков обусловила необходимость проведения на некоторых вариантах от 1 до 2 поливов с общим расходом до 180 м³/га оросительной воды.

Фаза активного роста луковицы в 2010 году практически полностью пришлась на июнь. Первая и вторая декада июня была наиболее благоприятна для роста луковиц. Температура воздуха не превышала 25 °С, осадков практически не было, а относительная влажность воздуха изменялась в пределах 41–47%. Однако отсутствие осадков обусловило высокий дефицит испаряемости и наибольшую потребность в оросительной воде. Третья декада отмечена ростом среднесуточных температур воздуха, в среднем до 27,6 °С. Это несколько тормозило рост луковиц, однако в сочетании с отсутствием атмосферных осадков снижало поражение растений болезнями, что отразилось на общей динамике формирования урожая. В первую декаду июля температурная напряженность несколько снизилась (25,8 °С) и поступило свыше 40 мм атмосферных осадков. Осадки поступили локально, за короткий период времени, вследствие чего эффективность использования их посевами существенно снижена.

Завершение вегетации лука в 2010 году (фаза созревания) пришлось на 1–2-ю декады июля. С метеорологической точки зрения этот период был жарким и сухим. Средняя декадная температура воздуха во вторую декаду июля достигала 28,7 °С, а относительная влажность воздуха — снижалась до 30%. Однако для созревания луковиц такие условия достаточно благоприятны.

2.3.4. Агротехника лука в опытах

Основой для разработки агротехники возделывания лука в опытах явились действующие зональные рекомендации, принципы адаптивно-ландшафтных систем земледелия с включением поставленных к изучению вариантов.

Предшествующей культурой для лука на опытном участке во все годы исследования были кабачки. Обработку почвы начинали сразу после уборки предшественника с лущения лемешными лущильниками. Через 2–3 недели, когда многолетние сорняки давали розетки, проводили второе лущение, что в результате обеспечивало поддержание фитосанитарной чистоты поля по многолетним сорнякам.

Удобрения также начинали вносить с осени с последующей вспашкой зяби на глубину гумусового горизонта почвы, 0,23–0,25 м. Удобрения вносили в расчете на формирование планируемых в опыте уровней урожайности. Общую дозу минеральных удобрений распределяли частично под вспашку зяби, частично с поливной водой в форме аммиачной селитры с содержанием азота 34%, аммофоса (50% Р₂О₅ и 10% N), сульфата калия (51% К₂О) и суперфосфата (21% Р₂О₅). Осенью перед вспашкой зяби вносили 50% фосфорных удобрений и до 35% — калийсодержащих.

Весенние полевые работы на опытном участке начинали с покровного боронования. За неделю до высадки рассады почву в рядках обрабатывали активной фрезой, что обеспечивало хорошую приживаемость растений во все годы исследований.

Опыты проводили с перспективным гибридом раннего лука Сьерра Бланка F1, используемого, в том числе, и для выращивания из рассады. Среди белых луков это самый ранний гибрид, созревает через 93–95 суток после всходов. Луковица белоснежной окраски, правильной округлой формы. Сьерра Бланка F1 может формировать крупные и очень крупные луковицы. Характеризуется отличным сладким вкусом. Очень продуктивный гибрид с высокой устойчивостью к стрелкованию. Пригоден для выращивания прямым посевом и рассадным способом. Предназначен для потребления в свежем виде, переработки и непродолжительного хранения.

Использовали рассадный способ выращивания раннего лука. Этот способ получил большое распространение на приусадебных участках, а в последнее время активно осваивается фермерами Волгоградской области.

Рассаду для опытов выращивали в кассетах. Использовали кассеты с диаметром ячейки 2 см, в которые высевали по 2 семени на глубину 0,4–1,0 см. Посев семян в кассеты проводили в 3 декаде февраля — 1 декаде марта, что обеспечивает к периоду высадки рассады формирование растения с 3–4 настоящими листьями. Кассеты размещали в теплице. До появления всходов температуру в теплице поддерживали на уровне 20–25 °С, после появления всходов на 3–4 дня ее снижали до 10–12 °С, а затем снова повышали до 18–20 °С. Рассаду регулярно поливали. Для борьбы с корневыми гнилями во все годы исследований применяли препарат Превикур 607 — 15 мг/10 л воды, с нормой 2–4 л раствора на 1 м². Перед высадкой в открытый грунт полив уменьшали, грунт в кассетах подсушивали. Высадку рассады проводили при достижении температуры почвы в слое 0–0,1 м до 10 °С. Рассаду высаживали по широкополосной схеме с ленточной укладкой сдвоенной капельной линии на расстоянии 0,5 м между поливными трубопроводами. По обе стороны от каждого поливного трубопровода (капельной линии) высаживали два рядка репчатого лука с междурядьем 0,07 м.

Систему капельного орошения начинали монтировать с раскладки капельных трубопроводов, которые через каждые 20 м закрепляли на земле металлическими штырями-дугами длиной 20 см. Это позволяет избежать снос трубки под действием сильных ветров до разрастания вегетативной массы. Одновременно с раскладкой капельных трубопроводов монтировали фильтр с песчано-гравийным фильтрующим материалом и проводили разводку магистрального, распределительного и участкового трубопроводов. Далее проводили установку кранов, задвижек, соединительных ниппелей и манометров, после чего монтировали насосную станцию. В конце каждого поливного сезона осуществляли промывку капельной трубки. Для промывки использовали 0,6% раствор ортофосфорной кислоты, что позволяет вывести из трубопровода не только минеральные частицы, которые способны быстро привести капельницы в негодность, но и органические соединения, которые накапливаются в течение поливного сезона.

Интегрированная система защиты растений от болезней, вредителей и сорняков в опытах предусматривала применение ядохимикатов. В течение второй недели после высадки рассады проводили обработку посевов гербицидом Фюзилад супер. В дальнейшем этот гербицид вносили еще два раза с интервалом в неделю дозой, не превышающей 1/3 от нормы (3 л/га) за одну обработку. При внесении препарата по такой схеме не наблюдается угнетающего действия на культурные растения. Для борьбы с луковой мухой посевы обрабатывали инсектицидом Золон, который вносили нормой 1 л/га. Кроме того, использование этого препарата позволило избежать распространения трипсов в посевах. Для профилактики пероноспороза на опытных делянках применяли фунгицид Ридомил МЦ системного действия, который вносили нормой 2,5 кг/га.

Подготовку к уборке начинали с подрезки корневой системы скобой за 7–10 дней до начала самой уборки. Подрезку вели на расстоянии 4–5 см от донца луковицы. Сбор урожая и учет продуктивности по опытным делянкам проводили вручную.

3. Закономерности продукционного процесса раннего лука при капельном орошении

3.1. Фенология рассадного лука

Процессы роста и развития репчатого лука являются, по сути, результатом взаимодействия растительного организма с агроэкологическими факторами и условиями произрастания. Поэтому при дифференцировании периодов роста и развития необходимо учитывать требования растений к условиям произрастания с таким расчетом, чтобы в один период они были одинаковыми [100]. В опытах мы выделяли следующие межфазные периоды: высадка рассады, образование луковицы, начало активного роста луковицы, начало созревания луковицы, техническая спелость [71, 89, 113].

Основной задачей в период от высадки рассады до начала образования луковицы является формирование листового аппарата. От числа сформированных за этот период листьев зависят размеры и плотность образованной впоследствии луковицы. Известно, что продолжительность этого периода зависит от длины светового дня и используемого сорта (гибрида). Неправильный подбор гибридов может привести к сокращению продолжительности этого периода и снижению мощности сформированного за период листового аппарата. При использовании сортов северных широт период до образования луковицы, наоборот, растягивается в ущерб периоду активного роста луковицы и формирования урожая.

При использовании гибрида раннего лука Сьерра Бланка в опытах продолжительность периода от высадки рассады до начала формирования луковицы находилась в пределах 19–29 сут. (табл. 3.1–3.3). Отмечено, что с повышением уровня минерального питания продолжительность этого периода сокращалась на 1–2 сут., а в сочетании с повышением порога предполивной влажности почвы — на 1–3 сут. Например, при внесении N₅₀P₃₅K₁₀ в сочетании с поддержанием допустимого уровня снижения влажности почвы 70% НВ от высадки рассады до начала формирования луковицы проходило 22–29 сут., а при повышении дозы внесения минеральных удобрений до N₂₃₀P₁₁₀K₂₈₀ и поддержании допустимого уровня снижения влажности почвы на уровне 80–90% НВ — не более 19–25 сут.

Таблица 3.1

Продолжительность прохождения фаз роста и развития для рассадного лука при капельном орошении (2008 г.), сут.

Доза удобрений, кг д.в./га

Порог допустимого снижения влажности почвы

Фаза развития, межфазный период

высадка рассады — начало формирования луковицы

формирование — начало активного роста луковицы

начало активного роста — начало созревания луковицы

начало созревания — техническая спелость

вегетационный период

N50P35К10

70% НВ

26

19

21

12

78

N50P35К10

80% НВ

26

19

21

13

79

N50P35К10

90% НВ

25

19

22

13

79

N110Р60К100

70% НВ

26

19

22

12

79

N110Р60К100

80% НВ

26

19

23

13

81

N110Р60К100

90% НВ

25

19

24

13

81

N170Р85К190

70% НВ

26

19

22

12

79

N170Р85К190

80% НВ

25

19

24

13

81

N170Р85К190

90% НВ

25

19

24

14

82

N230Р110К280

70% НВ

25

19

22

12

78

N230Р110К280

80% НВ

25

19

24

14

82

N230Р110К280

90% НВ

24

19

25

14

82

Начало активного роста луковицы в опыте отмечено через 15–19 сут. после образования. Этот показатель был достаточно стабилен по вариантам опыта, из чего следует, что условия водного и минерального питания лука на него не оказывают влияния.

Период активного роста луковицы в опытах был по продолжительности наиболее вариабелен. Отмечено, что с повышением уровня допустимого снижения влажности почвы и увеличением дозы внесения минеральных удобрений продолжительность периода активного роста луковицы существенно возрастает. При внесении удобрений дозой N₅₀P₃₅K₁₀ и повышении порога предполивной влажности почвы с 70 до 80–90% НВ продолжительность периода активного роста луковицы увеличивалась, в среднем, с 21–26 до 22–29 сут., и при внесении удобрений дозой N₂₃₀P₁₁₀K₂₈₀ продолжительность этого периода возрастала в большей степени, на 3–5 сут. При внесении минеральных удобрений нормой N₁₇₀P₈₅K₁₉₀ и поддержании постоянного предполивного уровня 80% НВ продолжительность периода активного роста луковицы возрастала до 24–30 сут., а при внесении N₂₃₀P₁₁₀K₂₈₀ и том же уровне водообеспечения — до 24–31 сут.

Таблица 3.2

Продолжительность прохождения фаз роста и развития для рассадного лука при капельном орошении (2009 г.), сут.

Доза удобрений, кг д.в./га

Порог допустимого снижения влажности почвы

Фаза развития, межфазный период

высадка рассады — начало формирования луковицы

формирование — начало активного роста луковицы

начало активного роста — начало созревания луковицы

начало созревания — техническая спелость

вегетационный период

N50P35К10

70% НВ

29

16

26

13

84

N50P35К10

80% НВ

29

16

28

14

87

N50P35К10

90% НВ

29

16

29

14

88

N110Р60К100

70% НВ

29

16

27

13

85

N110Р60К100

80% НВ

29

15

29

14

87

N110Р60К100

90% НВ

28

15

31

14

88

N170Р85К190

70% НВ

29

16

27

13

85

N170Р85К190

80% НВ

28

15

30

14

87

N170Р85К190

90% НВ

28

15

32

15

90

N230Р110К280

70% НВ

29

15

28

13

85

N230Р110К280

80% НВ

28

15

31

15

89

N230Р110К280

90% НВ

27

15

33

15

90

Продолжительность периода от начала созревания до технической спелости луковицы в опытах изменялась от 12 до 16 сут. При увеличении допустимого уровня снижения влажности почвы с 70 до 90% НВ продолжительность этого периода возрастала на 2–3 сут.

Продолжительность вегетационного периода изменялась от 74–84 сут. при внесении N₅₀P₃₅K₁₀ в сочетании с поддержанием допустимого уровня снижения влажности почвы 70% НВ до 82–90 сут. при внесении N₂₃₀P₁₁₀K₂₈₀ и поддержании предполивного уровня 90% НВ (рис. 3.1). Установлено, что с повышением предполивного уровня влажности почвы и уровня минерального питания продолжительность вегетационного периода возрастает и изменения эти статистически значимы (приложения 1–3).

Таблица 3.3

Продолжительность прохождения фаз роста и развития для рассадного лука при капельном орошении (2010 г.), сут.

Доза удобрений, кг д.в./га

Порог допустимого снижения влажности почвы

Фаза развития, межфазный период

высадка рассады — начало формирования луковицы

формирование — начало активного роста луковицы

начало активного роста — начало созревания луковицы

начало созревания — техническая спелость

вегетационный период

N50P35К10

70% НВ

22

17

23

12

74

N50P35К10

80% НВ

21

16

25

13

75

N50P35К10

90% НВ

21

16

25

14

76

N110Р60К100

70% НВ

21

17

25

12

75

N110Р60К100

80% НВ

20

16

28

13

77

N110Р60К100

90% НВ

20

16

28

14

78

N170Р85К190

70% НВ

20

16

28

13

77

N170Р85К190

80% НВ

20

16

30

14

80

N170Р85К190

90% НВ

20

16

30

15

81

N230Р110К280

70% НВ

20

16

28

13

77

N230Р110К280

80% НВ

19

16

31

15

81

N230Р110К280

90% НВ

19

16

31

16

82

Рис. 3.1. Продолжительность вегетационного периода рассадного лука (гибрид Сьерра Бланка) в зависимости от уровня водообеспечения и минерального питания

Опыты показали, что для завершения вегетационного периода рассадному луку в среднем требуется 1499–1655 °С среднесуточных температур воздуха (табл. 3.4). Наибольшая сумма активных температур воздуха, 544–672 °С, требуется для прохождения периода «рост — начало созревания луковицы». Для прохождения периода от высадки рассады до начала формирования луковицы требуется не более 327–362 °С. Но следует учитывать, что в этот период заморозки губительны для растений лука.

Таблица 3.4

Накопление активных среднесуточных температур воздуха посевами раннего лука при капельном орошении (среднее за 2008–2010 гг.), °С

Доза удобрений, кг д.в./га

Порог допустимого снижения влажности почвы

Фаза развития, межфазный период

высадка рассады — начало формирования луковицы

формирование — начало активного роста луковицы

начало активного роста — начало созревания луковицы

начало созревания — техническая спелость

вегетационный период

N50P35К10

70% НВ

362

307

544

287

1499

N50P35К10

80% НВ

356

296

570

318

1540

N50P35К10

90% НВ

351

294

585

328

1558

N110Р60К100

70% НВ

356

304

579

284

1522

N110Р60К100

80% НВ

351

290

615

318

1573

N110Р60К100

90% НВ

341

291

631

328

1592

N170Р85К190

70% НВ

351

295

601

295

1542

N170Р85К190

80% НВ

341

291

638

331

1601

N170Р85К190

90% НВ

341

291

654

360

1646

N230Р110К280

70% НВ

346

287

605

296

1534

N230Р110К280

80% НВ

336

290

653

357

1636

N230Р110К280

90% НВ

327

287

672

369

1655

Таким образом, достаточная обеспеченность теплом обеспечивает своевременное созревание и наступление технической спелости луковиц. С повышением порога предполивной влажности почвы и дозы внесения минеральных удобрений сумма температур, необходимая для созревания луковиц, увеличивается.

3.2. Фотосинтетическая активность посевов как критерий оптимальности условий водного и минерального питания рассадного лука

В полевых условиях ценоз, как совокупность растений на единице площади, представляет собой сложную динамическую саморегулирующуюся фотосинтезирующую систему. Эта система характеризуется новыми свойствами по сравнению с единичным растительным организмом, в частности [131]:

включает в себя много компонентов, которые можно рассматривать как подсистемы;

система — динамическая, так как постоянно меняет свои параметры во времени;

система — саморегулирующаяся, так как, несмотря на разнообразные воздействия, посев изменяет свои параметры определенным образом, поддерживая гомеостаз.

Посев представляет собой оптическую систему, в которой листья поглощают солнечную радиацию в фотосинтетически активном спектре. До образования луковицы площадь листьев у лука невелика и значительная часть фотосинтетически активной радиации не ассимилируется ими. С увеличением площади листьев растет и доля поглощенной радиации. Когда площадь листьев в посеве достигает 40–50 тыс. м²/га, поглощение ФАР возрастает до 75–80% видимой части спектра и до 40% общей радиации [105]. Как правило, в урожае аккумулируется только незначительная часть этой энергии, обычно от 0,5 до 2–3%, хотя теоретически возможная аккумуляция в биомассе — до 8% фотосинтетически активной радиации [77]. Таким образом, получение высоких урожаев тесно связано с оптимальным ходом нарастания площади листьев. Однако такие графики могут быть определены для каждой культуры и сорта (гибрида) в конкретных условиях их выращивания [105, 106].

В опытах лук высаживали рассадой, в фазу 3–4 листьев. Общая площадь листьев лука в этот период составляла 6,5–7,1 тыс. м²/га, а листовой индекс не превышал, соответственно, 0,7 (табл. 3.5). Подготовка рассадного материала в кассетах и применение передовой технологии высадки обеспечили безболезненную адаптацию растений к новым условиям среды и позволили в самые короткие сроки перейти к активному росту листьев. Уже к началу формирования луковицы площадь листьев лука в опытах, в среднем, достигала 15,6–20,7 тыс. м²/га, а к началу активного роста — увеличилась до 26,2–41,3 тыс. м²/га. Эти значения близки к максимальным, что с биологической точки зрения объясняется торможением процессов развития листового аппарата с началом активного роста луковицы (рис. 3.2).

Максимального развития листовой аппарат достигает в фазу активного роста луковицы и сохраняется впоследствии до начала созревания. В зависимости от условий водного и минерального питания растений площадь листьев лука в этот период изменялась от 27,4 до 42,6 тыс. м²/га (табл. 3.6). Анализ экспериментального материала показал статистическую значимость зависимости площади листьев раннего лука от поддерживаемого уровня допустимого снижения влажности почвы и режима удобрения (приложения 8, 10, 12). Результаты дисперсионного анализа опытных данных доказали статистическую значимость взаимодействия условий водного и минерального питания и их комплексного влияния на мощность сформированного листового аппарата.

Таблица 3.5

Динамика развития ассимиляционного аппарата в посевах раннего лука при капельном орошении (среднее за 2008–2010 гг.), тыс. м²/га

Доза удобрений, кг д.в./га

Порог допустимого снижения влажности почвы

Фаза развития, межфазный период

высадка

рассады

формирование луковицы

начало

активного роста

луковицы

начало

созревания луковицы

техническая спелость

N50P35К10

70% НВ

6,7

15,6

26,2

27,4

16,9

N50P35К10

80% НВ

6,7

16,5

28,4

29,1

16,7

N50P35К10

90% НВ

6,7

16,9

29,1

28,8

17,5

N110Р60К100

70% НВ

6,7

16,0

30,2

32,6

17,6

N110Р60К100

80% НВ

6,7

17,0

32,6

35,6

18,5

N110Р60К100

90% НВ

6,7

17,4

34,6

36,2

19,0

N170Р85К190

70% НВ

6,7

16,4

31,3

34,6

18,3

N170Р85К190

80% НВ

6,7

19,2

37,3

40,1

20,3

N170Р85К190

90% НВ

6,7

19,7

39,1

40,9

21,0

N230Р110К280

70% НВ

6,7

16,6

32,8

35,8

18,5

N230Р110К280

80% НВ

6,7

20,3

39,8

42,0

22,5

N230Р110К280

90% НВ

6,7

20,7

41,3

42,6

22,7

На участках, где удобрения вносили дозой N₅₀P₃₅K₁₀, максимальная площадь листьев лука по вариантам водного режима почвы изменялась в пределах 27,4–28,8 тыс. м²/га, что сравнимо с ошибкой эксперимента (НСР₀₅ = 0,8–1,3 тыс. м²/га). Увеличения максимальной площади листьев с ростом уровня минерального питания при увеличении дозы удобрений с N₅₀P₃₅K₁₀ до N₁₁₀P₆₀K₁₀₀ на фоне поддержания постоянного уровня предполивной влажности почвы 70% НВ также статистически не доказано (НСР₀₅ = 0,9–1,6 тыс. м²/га). Однако при увеличении нормы минеральных удобрений от N₅₀P₃₅K₁₀ до N₁₇₀P₈₅K₁₉₀ или N₂₃₀P₁₁₀K₂₈₀ максимальная площадь листьев лука на участках, где влажность почвы поддерживали на уровне 70% НВ, повысилась, соответственно, на 7,2–8,4 тыс. м²/га. Таким образом, даже при умеренном уровне водообеспечения повышение уровня минерального питания способствует существенному приросту листового аппарата.

Рис. 3.2. Динамика развития листового аппарата лука в зависимости от условий водного (а) и минерального (б) питания

Совместное улучшение условий водного и минерального питания способствует наиболее эффективному развитию листового аппарата. Например, при увеличении допустимого уровня снижения влажности почвы с 70 до 80% НВ и внесении удобрений дозой N₁₁₀P₆₀K₁₀₀ площадь листьев лука увеличивалась в среднем на 3,0 тыс. м²/га, а на фоне внесения N₁₇₀P₈₅K₁₉₀ площадь листьев лука возрастала на 5,5 тыс. м²/га. Наибольшее развитие листового аппарата, 38,7–44,3 тыс. м²/га, в опытах обеспечивалось на участках варианта, где минеральные удобрения вносили нормой N170–230P85–110K190–280 и поддерживали предполивной уровень влажности почвы в пределах 80–90% НВ.

Таблица 3.6

Максимальная площадь листьев в посевах раннего рассадного лука, тыс. м²/га

В зависимости от допустимого уровня влажности почвы

В зависимости от дозы удобрений

доза удобрений, кг д.в./га

порог допустимого снижения влажности почвы

год исследований

Δ S на каждом агрофоне

порог допустимого снижения влажности почвы

доза удобрений, кг д.в./га

среднее

Δ S на каждом фоне режимов орошения

2008

2009

2010

среднее, S

тыс. м²/га

%

тыс. м²/га

%

N50P35К10

70% НВ

24,1

29,7

28,3

27,4

–

–

70% НВ

N50P35К10

27,4

–

–

80% НВ

25,2

33,1

28,9

29,1

1,7

6,2

N50P35К10

32,6

5,2

19,0

90% НВ

25,9

33,3

27,3

28,8

1,4

5,1

N50P35К10

34,6

7,2

26,3

N110Р60К100

70% НВ

32,4

35,6

29,7

32,6

–

–

N110Р60К100

35,8

8,4

30,7

80% НВ

34,6

38,1

34,1

35,6

3,0

9,2

80% НВ

N110Р60К100

29,1

–

–

90% НВ

35,0

38,9

34,8

36,2

3,6

11,0

N110Р60К100

35,6

6,5

22,3

N170Р85К190

70% НВ

33,7

36,8

33,4

34,6

–

–

N170Р85К190

40,1

11,0

37,8

80% НВ

39,8

41,7

38,7

40,1

5,5

15,9

N170Р85К190

42,0

12,9

44,3

90% НВ

40,4

42,1

40,2

40,9

6,3

18,2

90% НВ

N170Р85К190

28,8

–

–

N230Р110К280

70% НВ

34,9

38,1

34,5

35,8

–

–

N230Р110К280

36,2

7,4

25,7

80% НВ

42,4

43,4

40,2

42,0

6,2

17,3

N230Р110К280

40,9

12,1

42,0

90% НВ

41,5

44,3

42,0

42,6

6,8

19,0

N230Р110К280

42,6

13,8

47,9

НСР₀₅

1,0

0,9

1,6

Уровень минерального питания

0,9

0,8

1,3

Уровень предполивной влажности почвы

1,8

1,6

2,7

Для частных средних

Эффективность развития листового аппарата в динамике характеризуется накоплением фотосинтетического потенциала посевов. В табл. 3.7 представлены средние данные по накоплению фотосинтетического потенциала раннего лука, рассчитанные по результатам полевого эксперимента в 2008–2010 гг. Исследования показали, что условия водного и минерального питания лука оказывают существенное влияние на динамику развития листового аппарата, что отражается изменением накопленных значений фотосинтетического потенциала более чем в 1,5 раза.

Таблица 3.7

Накопление фотосинтетического потенциала посевами раннего рассадного лука при капельном орошении (среднее за 2008–2010 гг.), тыс. м² дней/га

Доза удобрений, кг д.в./га

Порог допустимого снижения влажности почвы

Фаза развития, межфазный период

высадка рассады — начало формирования луковицы

формирование — начало активного роста луковицы

начало активного роста — начало созревания луковицы

начало созревания — техническая спелость

вегетационный период

N50P35К10

70% НВ

287

362

630

273

1552

N50P35К10

80% НВ

295

381

718

306

1701

N50P35К10

90% НВ

296

390

742

317

1745

N110Р60К100

70% НВ

288

400

777

310

1776

N110Р60К100

80% НВ

298

413

913

361

1986

N110Р60К100

90% НВ

294

433

984

378

2090

N170Р85К190

70% НВ

290

406

847

335

1878

N170Р85К190

80% НВ

317

471

1084

413

2284

N170Р85К190

90% НВ

323

490

1149

454

2417

N230Р110К280

70% НВ

289

412

894

344

1939

N230Р110К280

80% НВ

327

501

1171

473

2473

N230Р110К280

90% НВ

322

516

1248

490

2576

При внесении удобрений дозой N₅₀P₃₅K₁₀ и поддержании предполивного уровня влажности почвы 70% НВ за вегетационный период посевами лука было накоплено 1552 тыс. м² дней/га фотосинтетического потенциала. При таком же режиме минерального питания, но при повышении предполивного порога влажности почвы с 70 до 80% НВ фотосинтетический потенциал посева увеличился на 149 тыс. м² дней/га, а при поддержании предполивного уровня 90% НВ накапливалось до 1745 тыс. м² дней/га фотосинтетического потенциала.

Совместное увеличение нормы внесения удобрений в пределах от N₅₀P₃₅K₁₀ до N₁₁₀P₆₀K₁₀₀ и уровня предполивной влажности почвы с 70 до 80% НВ обеспечило увеличение фотосинтетического потенциала посева на 434 тыс. м² дней/га и формирование его на уровне 1986 тыс. м² дней/га. Повышение порога предполивной влажности почвы до 90% НВ при внесении N₁₁₀P₆₀K₁₀₀ обеспечило накопление, в среднем, 2090 тыс. м² дней/га фотосинтетического потенциала, что на 104 тыс. м² дней га больше, чем при поддержании допустимого уровня снижения влажности почвы 80% НВ. Увеличение нормы внесения удобрений с N₁₁₀P₆₀K₁₀₀ до N₁₇₀P₈₅K₁₉₀ в большей степени активизировало накопление фотосинтетического потенциала; в сочетании с поддержанием предполивного уровня 80% НВ было накоплено 2284 тыс. м² дней/га.

Наибольшим фотосинтетическим потенциалом, 2473–2576 тыс. м² дней/га, в опыте отличались посевы лука на участках, где удобрения вносили дозой N₂₃₀P₁₁₀K₂₈₀, а поливы проводили при снижении влажности почвы в активном слое до 80 или 90% НВ.

Из приведенных в табл. 3.7 данных видно, что до 50% фотосинтетического потенциала накапливается за период активного роста луковицы и еще от 19 до 23% — с начала формирования и до начала активного роста луковицы.

Степень реализации фотосинтетического потенциала определяется продуктивностью фотосинтеза лука. Многочисленными исследованиями установлено [70, 77, 89, 105, 113], что посев как фотосинтезирующая система наиболее производительно функционирует в период, когда площадь листьев близка к оптимальному уровню — 30–40 тыс. м²/га. Согласно обобщенным данным, прирост биомассы за период, когда посев функционирует в оптимальном режиме, составляет более 70% максимального за вегетацию, хотя продолжительность этого периода — всего 30% общей вегетации культуры. Коэффициент использования фотосинтетически активной радиации в это время в 2–3 раза больше, чем в первый месяц после появления всходов, а также в конце вегетации. Поэтому крайне важно обеспечить оптимальную динамику чистой продуктивности фотосинтеза.

Опыты показали, что интенсивность фотосинтеза лука неодинакова и существенно изменяется в зависимости от условий водного и минерального питания (табл. 3.8). В начальные фазы роста и развития, включая период от высадки рассады до начала формирования луковицы, значения чистой продуктивности фотосинтеза не превышали 3,16–3,81 г/м² в сут. (рис. 3.3). Однако уже в этот период отмечено существенное влияние регулируемых в опыте факторов. Например, при внесении минеральных удобрений дозой N₅₀P₃₅K₁₀ увеличение предполивного уровня влажности почвы в расчетном слое в пределах от 70 до 90% НВ сопровождалось ростом чистой продуктивности фотосинтеза, в среднем, с 3,16 до 3,23 г/м² в сут., при внесении N₁₁₀P₆₀K₁₀₀ — с 3,34 до 3,47 г/м² в сут., при внесении N₁₇₀P₈₅K₁₉₀ — с 3,42 до 3,68 г/м² в сут., при внесении N₂₃₀P₁₁₀K₂₈₀ — с 3,56 до 3,81 г/м² в сут.

Таблица 3.8

Динамика чистой продуктивности фотосинтеза рассадного лука при капельном орошении (среднее за 2008–2010 гг.), г/м² в сут.

Доза удобрений, кг д.в./га

Порог допустимого снижения влажности почвы

Фаза развития, межфазный период

высадка рассады — начало формирования луковицы

формирование — начало активного роста луковицы

начало активного роста — начало созревания луковицы

начало созревания — техническая спелость

вегетационный период

N50P35К10

70% НВ

3,16

3,67

2,02

1,30

2,51

N50P35К10

80% НВ

3,21

3,77

1,95

1,21

2,46

N50P35К10

90% НВ

3,23

3,81

1,80

1,09

2,37

N110Р60К100

70% НВ

3,34

4,03

2,50

1,45

2,80

N110Р60К100

80% НВ

3,39

4,20

2,71

1,50

2,92

N110Р60К100

90% НВ

3,47

4,11

2,34

1,34

2,71

N170Р85К190

70% НВ

3,42

4,19

2,63

1,54

2,91

N170Р85К190

80% НВ

3,61

4,61

3,39

1,76

3,39

N170Р85К190

90% НВ

3,68

4,74

2,76

1,47

3,05

N230Р110К280

70% НВ

3,56

4,25

2,69

1,58

2,97

N230Р110К280

80% НВ

3,68

4,83

3,65

1,85

3,55

N230Р110К280

90% НВ

3,81

4,96

3,15

1,55

3,30

Рис. 3.3. Продуктивность фотосинтеза рассадного лука в зависимости от уровня водообеспечения и режима минерального питания, г/м² в сут.

С начала формирования луковицы фотосинтетическая активность лука интенсифицируется, чистая продуктивность фотосинтеза достигает максимальных значений. Наибольшей интенсивностью фотосинтеза, 4,74–4,96 г/м² в сут., в этот период отличались посевы лука в вариантах, где предполивной уровень допустимого снижения влажности почвы в течение вегетационного периода поддерживали на уровне 90% НВ, а удобряли дозой N₁₇₀P₈₅K₁₉₀ и N₂₃₀P₁₁₀K₂₈₀. Но уже в период активного роста луковицы максимальной интенсивностью фотосинтеза, 3,39–3,65 г/м² в сут., отличались посевы лука на участках, где при внесении удобрений дозой N₁₇₀P₈₅K₁₉₀ или N₂₃₀P₁₁₀K₂₈₀ порог предполивной влажности почвы поддерживали на уровне 80% НВ. При повышении предполивного уровня до 90% НВ значения чистой продуктивности фотосинтеза в этот период снижались до 2,76–3,15 г/м² в сут., прежде всего за счет мощного развития вегетативной части и ухудшения радиационного режима растений. Такая же закономерность установлена для средних за вегетационный период значений чистой продуктивности фотосинтеза. Поддержание допустимого уровня снижения предполивной влажности почвы в течение всего периода вегетации рассадного лука на уровне 80% НВ при внесении удобрений в минеральной форме дозой N₁₇₀P₈₅K₁₉₀ или N₂₃₀P₁₁₀K₂₈₀ обеспечило максимальные значения чистой продуктивности фотосинтеза, которые за вегетационный период составили 3,39–3,55 г/м² в сут.

Таким образом, уровень влагообеспечения раннего рассадного лука при возделывании его в сухостепной зоне светло-каштановых почв Нижнего Поволжья является одним из наиболее значимых факторов, лимитирующих фотосинтетическую активность посевов. При оптимальной влагообеспеченности фактором, ограничивающим динамику формирования ассимиляционной поверхности и продуктивность фотосинтеза листьев, становится уровень минерального питания.

3.3. Динамика накопления органического вещества посевами раннего лука при капельном орошении

Комплексным критерием эффективности функционирования посева как фотосинтезирующей системы является динамика накопления органического вещества. В этом смысле накопление органического вещества посевами принято рассматривать как биологическую продуктивность [113]. Как правило, устойчиво реализуются тесные корреляционные взаимосвязи между продуктивностью посева по органическому веществу и хозяйственной продуктивностью культуры. Еще более тесно с урожайностью луков коррелирует динамика накопления органического вещества в онтогенезе.

Опытами подтверждено, что наряду с существенной дифференциацией в онтогенезе динамика накопления органического вещества изменяется в зависимости от условий обеспечения посевов водой и элементами минерального питания. В начальные периоды роста и развития, вплоть до начала образования луковицы прирост сухого вещества в посевах раннего лука был наименьшим. В среднем за сутки посевами накапливалось не более 35–52 кг/га в сут., что в 2–3 раза меньше в сравнении с максимальными за вегетационный период значениями (табл. 3.9). Однако динамика накопления сухого вещества уже в этот период существенно активизировалась с улучшением условий водообеспечения и кормления растений минеральными макроэлементами. На участках, где доза внесения минеральных удобрений составляла N₂₃₀P₁₁₀K₂₈, а снижение предполивного уровня влажности почвы ограничивали 80 или 90% НВ, посевами в среднем за период «высадка — рассады — начало формирования луковицы» накапливалось 50–52 кг/га в сут., что в 1,43–1,48 раза больше, чем при поддержании нижнего порога влажности 70% НВ в сочетании с внесением удобрений нормой N₅₀P₃₅K₁₀.

Таблица 3.9

Динамика среднесуточных приростов сухого биологического вещества посевами рассадного лука при капельном орошении (среднее за 2008–2010 гг.), кг/га в сут.

Доза удобрений, кг д.в./га

Порог допустимого снижения влажности почвы

Фаза развития, межфазный период

высадка рассады — начало формирования луковицы

формирование — начало активного роста луковицы

начало активного роста — начало созревания луковицы

начало созревания — техническая спелость

вегетационный период

N50P35К10

70% НВ

35

77

54

29

64

N50P35К10

80% НВ

37

84

56

27

66

N50P35К10

90% НВ

38

87

52

25

65

N110Р60К100

70% НВ

38

93

78

36

76

N110Р60К100

80% НВ

40

104

92

40

84

N110Р60К100

90% НВ

42

107

83

37

82

N170Р85К190

70% НВ

40

100

86

41

82

N170Р85К190

80% НВ

47

130

131

53

107

N170Р85К190

90% НВ

49

139

110

46

101

N230Р110К280

70% НВ

42

105

92

43

86

N230Р110К280

80% НВ

50

145

149

60

118

N230Р110К280

90% НВ

52

154

132

51

114

Прирост органического вещества в период «высадка рассады — начало формирования луковицы» хотя и невелик в сравнении с динамикой накопления органического вещества в последующие фазы роста и развития лука, но чрезвычайно важен, так как полностью расходуется на формирование вегетативной части. Чем лучше за этот период будет развита вегетативная часть растений, тем больший урожай потенциально можно будет сформировать. К началу формирования луковицы посевами в опытах было сформировано 2,03–2,35 т/га органического вещества (табл. 3.10).

Таблица 3.10

Накопление сухого биологического вещества в растениях рассадного лука при капельном орошении (среднее за 2008–2010 гг.), т/га

Доза удобрений, кг д.в./га

Порог допустимого снижения влажности почвы

Фаза развития, межфазный период

высадка рассады

формирование луковицы

начало активного роста луковицы

начало созревания луковицы

техническая спелость

N50P35К10

70% НВ

1,11

2,03

3,36

4,64

5,00

N50P35К10

80% НВ

1,11