Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова
Москва, Россия
Цель исследований – разработка системы питания для княженики арктической. Приведены результаты исследований по выращиванию княженики арктической (Rubus arcticus L.) на кислых легких дерново-подзолистых почвах в природно-климатических условиях Костромской области. Использовали 2 варианта удобрения почвы: 1) азофоска 400 кг/га (N60P60K60 как основное удобрение + подкормка N30P30K30); 2) разработанная система питания, включающая основное органоминеральное удобрение с содержанием гуминовых веществ и спор бактерий (Bacillus subtillis, Bacillus mucilaginosus) и 3 подкормки растворами минерального удобрения «Акварин» в мае, в июне и в сентябре (10 %, 6 и 3 % соответственно). Локальное применение органоминеральных удобрений в дозе 500 кг/га с 3 подкормками водорастворимыми минеральными удобрениями марки «Акварин», содержащими макро- и микроэлементы, благоприятно влияет на повышение микробиологической активности почвы, аммонификаторов на 25,8 %, фосфатмобилизующих бактерий на 39,1 %, ее агрохимические показатели, в том числе содержания органического вещества на 0,4 %, подвижного фосфора и обменного калия на 7,6–12,4 мг/кг, приживаемость растений R. arcticus, формирование габитуса куста, с дополнительным образованием парциальных побегов на 35 шт/куст, физиологическую активность растений, выражающуюся в повышении продуктивности фотосинтеза на 38 % и существенное увеличение урожайности ягод до 53,2 г/м2 (на 47,6 %). Расширение возможности формирования плантаций R. arcticus на кислых дерново-подзолистых почвах позволит повысить коэффициент занятости залежных почв и ввести их в эксплуатацию. Производство ягодной продукции в Костромской области как экологически безопасном регионе позволит обеспечить предприятия, занимающиеся приготовлением детского и диетического питания, высококачественным целебным сырьем.
княженика арктическая, органоминеральные удобрения, минеральные удобрения, микробиологическая активность почвы, агрохимические показатели почвы, физиологическая активность растений, урожайность ягод
Введение. Интерес к различным видам растений, которые используют в декоративных, пищевых и даже целебных целях, в т. ч. и к культуре княженики арктической (Rubus arcticus L.), ежегодно возрастает как среди ученых, так и у специалистов-практиков. Многие исследователи отмечают, что ягоды княженики, наряду с выраженными вкусовыми качествами, обладают и целебными свойствами. Княженика – многолетнее травянистое растение, имеющее надземные побеги высотой 15–25 см, прямостоячий трехгранный стебель с чешуйками у основания. Листья тройчатые, морщинистые, зубчики края листочков острые, цветок обоеполый, один очный, плод – сборная костянка [1–3].
Возможность выращивать княженику на кислых, мало используемых в сельском хозяйстве почвах позволяет расширить набор возделываемых культур и получать высокий экономический доход. Как свидетельствуют некоторые авторы, экономический эффект от княженики в 5 раз выше, чем от малины, и в 6 раз превышает доходы от выращивания земляники [4–7]. Однако, несмотря на неприхотливость культуры княженики к условиям выращивания, сбор ягод в большой степени зависит от уровня прихода питательных элементов к растениям во время вегетации.
Известно, что в почвах с высокой кислотностью многие элементы слабо удерживаются в растворе в доступной для растений форме, в связи с чем для подкормки применяют минеральные удобрения [8, 9]. При этом их эффективность составляет только 30–40 %. Применение органоминеральных удобрений может способствовать пролонгированному поступлению элементов питания в почвенный раствор и препятствовать их потерям.
Цель исследований – разработка системы питания для княженики арктической.
Объекты и методы. Исследования по выращиванию княженики арктической проводились в период 2019–2023 гг. в лабораторных условиях и в полевых условиях – в Костромском районе Костромской области, на кислых (рНKCl – 4,3) дерново-подзолистых почвах с содержанием органического вещества 1,6 %, подвижного фосфора – 98 мг/кг, обменного калия – 65 мг/кг.
Климат Костромской области можно охарактеризовать как умеренно континентальный, с коротким сравнительно теплым летом, продолжительной холодной и многоснежной зимой. Регион преимущественно находится под воздействием масс воздуха умеренных широт, переносимых господствующими юго-западными ветрами. Продолжительность периода со среднесуточной температурой выше 10 °C составляет 120–130 дней. Сумма положительных температур за этот период на территории области колеблется от 1700 до 1900 °C. Безморозный период длится около 112 дней, а холодный – 160 дней. Весенние заморозки на открытых местах прекращаются в среднем 10–20 мая, а осенние начинаются в 3-й декаде сентября [10]. Метеорологические наблюдения в период исследований были в пределах среднемноголетних.
В качестве объекта исследований рассматривали растения княженики арктической (Rubus arcticus L.) сорта Галина [3]. В качестве посадочного материала использовали черенковые саженцы с длиной побега 3,1–3,3 см, количество листьев на побеге составляло 3,0 шт. со средней длиной 2,1 см. Саженцы высадили 19.05.2021 г. Схема посадки – 30 × 100 см.
Заложили два варианта опыта:
- контроль – азофоска 400 кг/га (N60P60K60 – как основное удобрение с заделкой в почву + 2 подкормки N30P30K30 – вразброс);
- система питания:
- основное удобрение ОМУ (гуминовые вещества – 10,5 %; N13P9K4Mg0,5Cu0,2Zn0,25Fe0,03Mn0,5 + Bacillus subtillis 700 тыс. КОЕ/г, Bacillus mucilagenosus 300 тыс. КОЕ/г) – 500 кг/га вносили локально при высадке саженцев (20 г/шт.);
- 1-я подкормка (май) – Акварин 10 % (N20P5K10Mg1,5S8,4 Cu(ЭДТА)0,01 Zn(ЭДТА)0,014 Fe(ДТПА)0,054 Mn(ЭДТА)0,04; Mo0,004 B0,02) – 3кг/га;
- 2-я подкормка (июнь) – Акварин 6 % (N15P5K30Mg1,7S1,5 Cu(ЭДТА)0,01 Zn(ЭДТА)0,014 Fe(ДТПА)0,054 Mn(ЭДТА)0,04; Mo0,004 B0,02) – 3кг/га;
- 3-я подкормка (сентябрь) – Акварин 3 % (N3P11K35Mg4,0S9,0 Cu (ЭДТА)0,01 Zn(ЭДТА)0,014 Fe(ДТПА)0,054 Mn(ЭДТА)0,04; Mo0,004 B0,02) – 3кг/га.
Минеральные удобрения вносили при посадке вразброс с заделкой в почву, ОМУ вносили локально по 20 г в лунку.
Исследования проводили в соответствии с общепринятыми методиками [11–13]. Анализ агрохимических образцов почвы и растительного материала проводили в лаборатории массовых анализов ГСАС «Костромская» с использованием государственных стандартов: ГОСТ 26483 (рН солевой вытяжки); ГОСТ Р 54650, п. 9.2, п. 9.3 (подвижный фосфор и подвижный калий по методу Кирсанова); ГОСТ 26951 (азот нитратов); ГОСТ 26213 (органическое вещество). Статистическую обработку полученных экспериментальных данных проводили с использованием программы MS Excel.
Результаты и их обсуждение. В первый месяц выращивания растения княженики росли и развивались очень медленно, хотя погодные условия благоприятствовали – было тепло (18–20 °С днем и 6–10 °С ночью). Приживаемость растений составила 94 % в обоих вариантах удобрений. Наиболее активно развитие растений началось в середине июня и продолжалось до сентября. Микробиологическая активность почвы способствовала переводу сложных соединений в доступную для растений форму, тем самым улучшая их условия питания. Особенно отличалась высокая численность фосфорных бактерий, которая превышала на 122 тыс. КОЕ/г данные контрольного варианта (табл. 1, рис. 1).
Содержание элементов питания в почве разных вариантов отличалось по накоплению органического вещества, калия и подвижного фосфора, которое было выше на 0,4 % (2,4 и 7,6 мг/кг соответственно), чем в варианте с применением системы питания (табл. 2).
В растениях, выращенных на системе питания, накопление микроэлементов было значительно выше, исключение составил только показатель по марганцу, содержание которого снизилось на 16 мг/кг (табл. 3).
Хорошо обеспеченные элементами питания растения княженики отличались высокой физиологической активностью. Хотя содержание хлорофилла в растениях с применением системы питания было ниже на 0,26 мг/г, продуктивность фотосинтеза достигала 0,343 мгС/дм2, что на 127 мг выше контрольных показателей (табл. 4).
Таблица 1
Численность физиологически ценных групп микроорганизмов почвы
|
Численность групп микроорганизмов, тыс. КОЕ/г |
Контроль (азофоска 400кг/га + подкормка N30P30K30) |
Система питания |
|
Аммонификаторы (МПА) |
1 950,0 |
2 300,0 |
|
Фосфатмобилизующие (ГАА) |
183,0 |
305,0 |
|
Азотфиксаторы (среда Эшби) |
220,0 |
218,0 |
|
|
|
а
|
|
|
|
б |
Рис. 1. Результаты посева почвенной микрофлоры на твердые питательные среды
(слева направо): МПА(мясо-пептонный агар), ГАА (глюкозо-аспарагиновый агар), среда Эшби:
а – контроль; б – система питания
Таблица 2
Содержание элементов питания в почве
|
Показатель |
Контроль (азофоска 400 кг/га + подкормка N30P30K30) |
Система питания |
|
Нитраты, мг/кг |
< 2,5 |
|
|
Органическое вещество, % |
1,3 |
1,7 |
|
Фосфор, мг/кг |
102,2 |
109,8 |
|
Калий, мг/кг |
81,4 |
93,8 |
|
рН солевой вытяжки |
4,3 |
|
Таблица 3
Содержание элементов питания в растениях княженики, мг/кг
|
Вариант |
Р |
К |
Mg |
Ca |
Cu |
Fe |
Mn |
B |
|
Контроль (азофоска 400 кг/га + подкормка N30P30K30) |
1520 |
11678 |
3824 |
3044 |
4,9 |
21,0 |
986 |
22,31 |
|
Система питания |
2356 |
11964 |
4248 |
3241 |
6,7 |
23,4 |
970 |
40,7 |
Таблица 4
Физиологические показатели растений княженики
|
Показатель |
Вариант |
|
|
Контроль (азофоска 400 кг/га + подкормка N30P30K30) |
Система питания |
|
|
Содержание хлорофилла, мг/г |
0,298 |
0,272 |
|
Содержание каротина, мг/г |
0,019 |
0,058 |
|
Продуктивность фотосинтеза, мг С/дм2 |
0,216 |
0,343 |
|
ККС, % |
6,3 |
9,9 |
|
ПОД, кПа |
518,0 |
836,7 |
|
Потеря воды, %/ч |
5,4 |
3,7 |
Растения княженики очень плохо переносят недостаток влаги. Оптимальное потенциальное осмотическое давление (ПОД) в клетках тканей растений развивается при концентрации клеточного сока (ККС) на уровне 9–14 % и составляет 700–1220 кПа. Изменяя обмен веществ, недостаток воды может влиять и на продуктивность культуры, и на вкусовые качества плодов [14]. При высокой концентрации клеточного сока растений, выращенных с использованием системы питания (9,9 %), потенциальное осмотическое давление составило 836,7 кПа, а потеря воды снизилась на 1,7 %, что свидетельствует о благоприятном водном режиме растений княженики.
В конце 1-го года вегетации растения существенно различались по вариантам (табл. 5).
К осени в варианте с применением системы питания сформировались растения с числом побегов 18,7 шт/растение и длиной 5,6 см, что существенно выше относительно контрольных (рис. 2).
Таблица 5
Биометрические показатели растений княженики в 1-й год вегетации
|
Вариант |
Кол-во парциальных побегов, шт. |
Длина побега, см |
Длина среднего листа, см |
|
Контроль (азофоска 400 кг/га + подкормка N30P30K30) |
11,4 |
3,8 |
2,4 |
|
Система питания |
18,7 |
5,6 |
3,3 |
|
НСР05 |
6,23 |
1,14 |
0,78 |
Рис. 2. Внешний вид растений княженики: а – система питания; б – контроль
Во второй и третий годы вегетации растения развивались достаточно активно, рядки сомкнулись. Цветение (40 % в контроле и 55 % в опыте с системой питания) и плодоношение во 2-й год было незначительное, а на 3-й год число побегов, длина побега и среднего листа растений княженики достоверно положительно отличалась от контрольных показателей. Во второй год растения княженики, выращенные с использованием системы питания, сформировали кусты с диаметром в 1,7 раза больше контрольных. Значительно выше было количество побегов, плодов и масса ягоды. В третий год количество побегов существенно возросло у растений на системе питания и составило 72,5 шт. Количество ягод увеличилось на 3,7 шт., а масса ягод прибавилась несущественно и колебалась на уровне 1,40–1,52 г (табл. 6, рис. 3).
Таблица 6
Биометрические данные растений княженики во 2-й и 3-й годы вегетации
|
Вариант |
Год вегетации |
Диаметр куста, см |
Количество парциальных побегов, шт. |
Кол-во ягод, шт/куст |
Средняя масса ягоды, г |
|
Контроль (азофоска 400 кг/га + подкормка N30P30K30) |
2-й |
31,6 × 24,0 |
18,3 |
7,9 |
1,42 |
|
3-й |
49,0 |
10,3 |
1,40 |
||
|
Система питания |
2-й |
54,3 × 47,1 |
24,9 |
11,3 |
1,46 |
|
3-й |
72,5 |
14,0 |
1,52 |
||
|
НСР05 |
2-й |
– |
3,46 |
2,06 |
0,09 |
|
3-й |
18,22 |
3,12 |
0,14 |
|
|
|
|
а |
б |
Рис. 3. Внешний вид куста княженики (осень, 2-й год выращивания):
а – контроль; б – система питания
Урожайность и качественные показатели ягод княженики арктической были выше у растений, выращенных с использованием системы питания. На 3-й год было собрано ягод 53,2 г/м2, что на 32,3 % больше, чем в контрольном варианте (табл. 7).
Отмечено, что содержание витамина С увеличилось на 3,3 % и составило 23,98 мг%.
Таблица 7
Урожайность ягод княженики арктической (2-й/3-й год) и показатели качества (3-й год)
|
Вариант |
Урожайность ягод, г/м2 |
Сухое вещество, % |
Общая кислотность, % |
Содержание витамина С, мг/% |
|
Контроль (азофоска 400 кг/га + подкормка N30P30K30) |
28,05/36,04 |
10,1 |
2,74 |
23,20 |
|
Система питания |
41,25/53,20 |
10,3 |
2,72 |
23,98 |
|
НСР05 |
12,70/16,05 |
– |
– |
– |
Заключение. По результатам проведенных исследований установлено, что кислые дерново-подзолистые почвы могут быть использованы для выращивания княженики арктической (сорт Галина) с использованием разработанной системы питания, которая включает основное удобрение ОМУ, содержащее гуминовые вещества и споры бактерий (Bacillus subtillis, Bacillus mucilaginosus) и 3 подкормки растворами минеральных удобрений Акварин – в мае (10 %), в июне (6 %) и в сентябре (3 %). При этом отмечена прибавка урожая ягод более чем на 47 %, с высокими показателями качества.
1. Ragnar M., Rytkonen P., Hedh J. Åkerbär. Sweden: Black Island Books, 2017. 169 p.
2. Иванова Т.Н., Путинцева Л.Ф. Лесная кладовая. Тула: Приок. кн. изд-во, 1993. 351 с.
3. Макаров С.С., Тяк Г.В. Княженика обыкновенная (Rubus arcticus L.): разработка методики проведения испытаний на отличимость, однородность и стабильность // Вестник Курской ГСХА. 2023. № 7. С. 79–85.
4. Теория и практика размножения и плантационного выращивания лесных ягодных растений Rubus arcticus L., Oxycoccus palu¬stris Pers и Vaccinium angustifolium Ait.: монография / С.С. Макаров [и др.]. Караваево: Костромская ГСХА, 2021. 394 с.
5. Повышение эффективности многоцелевого лесопользования на выработанных торфяниках / С.С. Макаров [и др.] // ИВУЗ. Лесной журнал. 2022. № 3. С. 91–102. DOI:https://doi.org/10.37482/0536-1036-2022-3-91-102.
6. Особенности клонального микроразмножения княженики арктической на этапах укоренения in vitro и адаптации к нестерильным условиям / С.С. Макаров [и др.] // Вестник Бурятской ГСХА им. В.Р. Филиппова. 2022. № 4 (69). С. 117–124. DOI:https://doi.org/10.34655/bgsha.2022.69.4.015.
7. Description of Three New Arctic Bramble Cultivars and Proposal for Cultivar Identification / H. Pirinen [et al.] // Agricultural and Food Scie¬nce in Finland. 1998. Vol. 7. № 4. P. 455–468.
8. Тяк Г.В., Курлович Л.Е., Тяк А.В. Биологическая рекультивация выработанных торфяников путем создания посадок лесных ягодных растений // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2016. Т. 11, № 2. С. 43–46. DOI: 10.12737/ 20633.
9. Тяк Г.В., Курлович Л.Е., Тяк А.В. Оценка роста и развития княженики арктической (Rubus arcticus L.) при использовании минеральных удобрений [Электрон. ресурс] // Лесохозяйственная информация. 2020. № 1. С. 85–91. DOI:https://doi.org/10.24419/LHI.2304-3083.2020.1.09. URL: http://lhi.vniilm.ru (дата обращения: 21.03.2023).
10. Агроклиматический справочник Костромской области / Гл. упр. гидрометеорол. службы при Совете Министров СССР; Верхне-Волж. упр. гидрометеорол. службы; Горьк. гидрометеорол. обсерватория. Л.: Гидрометеоиздат, 1961. 168 с.
11. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). Изд. 6-е. М.: Альянс, 2011. 350 с.
12. Практикум по физиологии растений / сост. Н.Н. Третьяков, Т.В. Карнаухова, Л.А. Паничкин. Изд. 3-е, перераб. и доп. М.: Агропромиздат, 1990. 272 с.
13. Сэги Й. Методы почвенной микробиологии / пер. с венг. И.Ф. Куренного; под ред. Г.С. Муромцева. М.: Колос, 1983. 296 с.
14. Полевой В.В. Физиология растений: учебник. М.: Высш. шк., 1989. 464 с.
