Home » Овощеводство » Органическое выращивание томата

Органическое выращивание томата

Основная страница: Томат

Международная федерация движений за органическое сельское хозяйство (IFOAM) определяет органическое сельское хозяйство как «систему производства, которая поддерживает здоровье почвы, экосистем и людей». Органическое сельское хозяйство стремится минимизировать системные затраты и негативное воздействие на окружающую среду путем устойчивого управления отходами, минимального использования энергии, сбалансированных питательных веществ, механической и биологической борьбы с вредителями. Она исключает генетически модифицированные сорта, синтетические удобрения и пестициды, осадок сточных вод, синтетические гормоны и антибиотики. В большинстве стран растения должны выращиваться в почве.

Для большинства европейских стран и для всех государств-членов Европейского союза (ЕС) органическое сельское хозяйство строго определено Европейской комиссией (ЕК). В 2009 году Комиссия пересмотрела рекомендации 1999 года по производству органических культур, включая томаты (EC 834/2007; EC 889/2008). Сертификация продукции является обязательной, поскольку она обеспечивает потребителю дополнительную уверенность. По закону, все продукты ЕС, маркированные как органические, должны иметь код страны, название последнего оператора, который работал с продуктом (например, производитель, переработчик или дистрибьютор), а также название или номер кода их инспекционного органа. Логотип используется для дополнения маркировки и повышения узнаваемости органической продукции для потребителей. Некоторые руководства зависят от конкретной страны или ассоциации производителей; например, Bioland (www.bioland.de) и Demeter International (www.demeter.net), обе из Германии. Если производитель томатов в ЕС решит стать производителем органической продукции, ему необходимо проработать не менее 2 лет в соответствии с руководящими принципами органического производства, прежде чем он сможет начать поставлять сертифицированные органические томаты. В Северной Америке не требуется переходный период, если производство ведется на разрешенных грядках с демаркированной почвой или в контейнерах.

Национальные правительства и частные организации разработали свои собственные интерпретации и правила выращивания томатов (например, Anonymous, 2013; Skal Biocontrole, 2010). В некоторых странах (США, Мексика, Израиль и Канада) разрешено выращивать томаты на грядках или в контейнерах с органической средой для выращивания, например, на торфяной или компостной почве, где биологическая активность почвы обеспечивает большую часть питательных веществ для растений томатов. За исключением США, гидропоника запрещена. В Италии отопление не разрешено, в то время как Demeter (Германия) разрешает отопление до 15°C. В Швеции 80% используемой энергии должно быть возобновляемой. Хотя в Испании не разрешено обогащение теплиц углекислым газом (CO2) для органических томатных культур, в большинстве стран ЕС и в Северной Америке нет ограничений на его использование. Однако в Ирландии CO2 должен поступать из возобновляемых источников, в то время как в Нидерландах CO2 должен быть побочным продуктом отопления (например, природным газом). Искусственное освещение может быть использовано в Северной Америке, Швеции и Исландии или ограничено для размножения растений (van der Lans et al., 2011).

Продуктивность и рентабельность культуры органического томата

Полных статистических данных о производстве органических томатов нет. Однако в 2010 году томат (6600 га) был пятым по значимости органическим овощем после картофеля (29 327 га), салата (11 705 га), моркови (8095 га) и гороха (8048 га) (Granatstein et al., 2010), а общая площадь органических тепличных культур в 2016 году оценивалась примерно в 8302 га, которые почти полностью используются для салата и плодовых овощей, таких как томат (Dorais and Cull, 2017). Отношение органического урожая к обычному колеблется от 0,69 до 1,19 для защищенного грунта и от 0,60 до 1,75 для томатов, выращенных в поле. Различия между урожайностью органических и обычных томатов зависят от климатических условий, систем выращивания и управления культурой. Для тепличных томатов снижение урожайности может достигать 40% из-за патогенов, переносимых почвой, корневых нематод и засоления, в то время как урожайность на грядках с демаркированной почвой аналогична традиционным системам (Dorais and Alsanius, 2015).

Урожайность томатов, выращенных в различных производственных системах: соотношение органического (org) и традиционного (conv):

  1. Отапливаемые теплицы:
    • грунт — 0,69 (Bakker, 2011, Нидерланды);
    • контейнер/койр — 0,94-1,02 (Gravel et al., 2011a, Канада);
    • контейнер/койр (20 л) — 0,91-0,92 (Papadopoulos et al., 2011, Канада);
    • грунт/грунт  каменная вата — 0,85-1,19 (Gravel et al., 2010, Нидерланды);
    • торф/компост (томат биштекс, 15 л) — 0,98-1,00 (Zhai et al., 2009, Канада);
    • торф/компост (15 л) — 0,81 (Zhai et al., 2009, Канада);
    • торф/койр/кора (19 л) — 1,15-1,18 (Rippy et al., 2004, США);
  2. Неотапливаемые теплицы:
    • торф/койр/кора (19 л) — 0,92-1,00 (Reeve and Drost, 2012, США);
  3. Полевые условия:
    • 0,70 (De Pascale et al., 2016, Италия);
    • 0.84 (de Bon et al., 2012, Вьетнам);
    • 0.75–0.81 (Chellemi et al., 2012, США);
    • 1.00 (Campanelli and Canali, 2012, Италия);
    • 0.78 (Aldrich et al., 2010, США);
    • 0.62 (Riahi et al., 2009, Тунис);
    • 0.6–1.11 (Pieper and Barrett, 2009, США);
    • 0.88–0.97 (Tabaglio et al., 2008, Италия);
    • 0.95–1.75 (Mitchell et al., 2007, США, Канада);
    • 0.87–1.13 (Barrett et al., 2007, США, Канада);
    • 0.91–0.94 (Poudel et al., 2002, США, Канада);
    • 0.89–1.03 (Colla et al., 2002, США, Канада);
    • 0.83–0.87 (Clark et al., 1999, США, Канада);
    • 1.06 (Eggert, 1983, США, Мексика).

Таблица. Влияние обработки этиленом в виде 10 ppm (мкл/л) этилена в воздухе или 2000 ppm (мкг/г) эфифона на скорость созревания зрелых зеленых плодов томата

Дни обработки
Дней до переломной стадии
Дней от переломной стадии до красной спелости
Дней от красной спелости до выбраковки
Всего дней
0
10,9
6,9
15,9
33,7
1
7,8
6,3
17,1
31,2
2
8,1
7,2
16,4
31,7
4
5,9
5,8
22,2
33,9
Непрерывный
4,4
6,3
15,2
25,9

Органически выращенный томат (рис.) может быть более прибыльным, чем обычная культура, если к этому прибавить премиальную цену в размере 10-50%, или даже больше, в зависимости от рыночной площади (Kaiser and Ernst, 2011). Тем не менее, производственные затраты на органический томат могут быть выше из-за дополнительных расходов на борьбу с сорняками и вредителями, компост и управление покровными культурами (Clark et al., 1999; Kaiser and Ernst, 2011). Для неотапливаемых политуннельных томатов, выращиваемых в Великобритании, затраты на оплату труда (38,5%) оказывают наибольшее влияние на рентабельность органических культур (Schmutz et al., 2011). Только 1,8% и 3% затрат были связаны с удобрениями и защитой растений, соответственно. Другие переменные затраты были аналогичны затратам на обычные томатные культуры: 20% на рассаду, 15% на комиссионные, 7,2% на упаковку, 5,6% на транспорт и 0,4% на орошение. Защищенные органические культуры могут быть очень прибыльными, как показано для Великобритании (Schmutz et al., 2011) и Канады (на 20-80% прибыльнее, чем обычные тепличные томаты) (Dorais and Cull, 2017).

(A) Выращенный в почве органический томат, выращенный в теневой теплице. (B) Выращенный в почве органический томат, выращенный в теплице. (C) Разграниченные приподнятые грядки, недавно дополненные смешанной органической добавкой поверх почвы для выращивания на основе торфа. (D) Органический томат, выращенный в почве под высокими пластиковыми туннелями
(A) Выращенный в почве органический томат, выращенный в теневой теплице. (B) Выращенный в почве органический томат, выращенный в теплице. (C) Разграниченные приподнятые грядки, недавно дополненные смешанной органической добавкой поверх почвы для выращивания на основе торфа. (D) Органический томат, выращенный в почве под высокими пластиковыми туннелями

Селекция сортов и выращивание рассады

Культивары и корнеотпрыски

В зависимости от целевых рынков органической продукции, систем производства и условий выращивания, тип и разнообразие сортов томатов, отобранных для удовлетворения спроса на оптимальную урожайность и качество, сильно варьируются. После исчезновения из-за их чувствительности к болезням и вредителям репродуктивные сорта становятся все более важными и возвращаются на рынок благодаря своему вкусу и внешнему виду. Хотя интерес к этим репродуктивным сортам растет, в процессе отбора нельзя игнорировать толерантность и устойчивость к основным болезням и вредителям, а также климатические условия и технологии производства. Помимо вкусовых качеств, потребители уделяют все больше внимания характеристикам, связанным со здоровьем человека (Dorais et al., 2008; Dorais and Alsanius, 2015). Практическим методом адаптации наследственных и чувствительных сортов для противодействия абиотическим и биотическим стрессам является прививка этих сортов на отобранные энергичные подвои. Однако комбинация корнесобственных подвоев и привоя должна быть адаптирована к органическим условиям выращивания, и следует учитывать неблагоприятные условия, включая засоленные почвы, стресс рН (щелочность) почвы, дефицит питательных веществ, токсичность тяжелых металлов, тепловой стресс, засуху и наводнения, а также стойкие органические загрязнители (Schwarz et al., 2010). В последние годы было выведено и выпущено на рынок множество новых подвоев (Kleinhenz, 2015). К сожалению, среди огромного списка коммерческих подвоев (см., например, www.vegetablegrafting.org) лишь немногие выведены и протестированы для органического земледелия. Рекомендуемые для органического выращивания корневища: ‘Maxifort’, ‘Estamino’, ‘Fortamino’ или холодостойкие, такие как ‘Armada’, ‘Arnold’, ‘Actimino’, ‘Top Bental’ или ‘Top Gun’.

Томаты в разной степени подвержены болезням, и полной устойчивости к ним часто не существует. Использование корнесобственных подвоев особенно успешно против почвенных патогенов, таких как вертициллез (Verticillium dahliae), бактериальное увядание (Ralstonia solanacearum), фузариозное увядание (Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici), пробковая корневая гниль (Pyrenochaeta lycopersicum), южная пятнистость (Sclerotium rolfsii), Rhizoctonia solani, виды Pythium и Phytophthora, а также нематоды (см. главу 7). Некоторые подвои, такие как ‘Maxifort’, ‘Multifort’, ‘Survivor’ и ‘Brigeor’, способны снизить поражение корневой гнилью на 80%. Другие предлагаются семенными компаниями как полностью устойчивые. К сожалению, результаты сильно варьируются для различных условий окружающей среды и сортов привоя. Более того, толерантность исчезает при длительном использовании одних и тех же подвоев, а настоящая устойчивость отсутствует.

Семена

Некоторые ассоциации разрешают использовать любые виды семян, в то время как другие не разрешают все виды гибридов и предпочитают традиционно выведенные семена (репродуктивные сорта). Ассоциации биодинамического земледелия (Demeter) не признают цитоплазматическую мужскую стерильность у гибридов, полученных путем слияния цитопластов с протопластами, и рекомендуют полностью воздержаться от использования гибридов. Все семена, саженцы и корневища должны быть получены из органического производства, а генетически модифицированные организмы не допускаются. Некоторые инструменты и селекционеры предлагают садоводам выбрать семена, соответствующие их требованиям (см., например, http://www. organicxseeds.com). Семена должны обрабатываться только методами, одобренными для органического выращивания. Органическая обработка семян против грибковых и бактериальных заболеваний соединениями на основе меди, уксусом, экстрактами растений и компоста, экстрактом семян горчицы, хитином, эфирными маслами, известью или сухим молоком, в сочетании или без него с полезными микроорганизмами, наряду с термической обработкой может быть эффективной, в зависимости от используемых концентраций и патогенов. Однако в литературе сообщается о противоречивых результатах, эффектах фитотоксичности и умеренной или низкой эффективности. Использование подкисленного нитрита в лимонной кислоте (300 ммоль/л NaNO2 в буфере лимонной кислоты при рН 2; 20,7 г нитрита натрия в 1 л 57,63 г буфера лимонной кислоты; применяется в течение 10-20 мин) для обработки семян томатов, зараженных Didymella lycopersici, оказалось высокоэффективным по сравнению с агентами биологического контроля, уксусной кислотой, горчичной мукой, сухим молоком и элиситорами устойчивости растений (Kasselaki et al., 2008). Более того, при эффективности, аналогичной той, которая достигается при использовании обычных фунгицидов, применяемых для обработки семян томатов, обработка подкисленным нитритом оказывается менее фитотоксичной. Выделение газообразных соединений, таких как оксид азота, обладает антимикробной активностью через оболочку семян, позволяя удалить патогены с поверхности семян и внутренних тканей. Хотя нитрит разрешен в качестве пищевой добавки в органических продуктах питания, статус его агрономического использования в качестве средства для обеззараживания семян неясен. Для Clavibacter michiganensis погружение семян томатов на 10 минут в 300 ммоль/л подкисленный нитрит привело к удалению 98% патогенов, в то время как использование гидроксида меди, определенных штаммов Bacillus spp.

Производство органической рассады

Среда для пересадки обычно состоит из смеси торфа и зрелого компоста (20-30%; < 2 дСм/м в 1,5 водной вытяжке v/v), дополненной примерно 300 мг азота (N) на литр коммерческих органических удобрений и 2 г известняка на литр для достижения значения pH 6,0-6,5 (Koller et al., 2004). Койра, опилки, компостированная кора, перлит, вермикулит, песок, глина, верхний слой почвы или другие местные материалы могут полностью или частично заменить торфяной субстрат. Юкка или другие сертифицированные ингредиенты могут быть использованы в качестве смачивающих агентов. Роговая и перьевая мука — отличные азотные удобрения животного происхождения, а продукты растительного происхождения, такие как картофельный белок, солодовые ростки и винасса (отход производства вина и этанола), являются интересной альтернативой. Однако продукты растительного происхождения необходимо смешивать со средой выращивания не менее чем за 2 недели до посева, чтобы предотвратить фитотоксическое воздействие. Было установлено, что использование вермикомпоста или растительных добавок (кунжутной или люцерновой муки) в среде для пересадки увеличивает биомассу растений и ранний урожай органического томата по сравнению с использованием термогенного компоста, приготовленного из того же сырья, что и вермикомпост, и стандартизированной промышленной органической среды для пересадки (Jack et al., 2011). Уровень фосфора (P) (около 100-200 мг P2O5 на литр), калия (K) (около 200 мг K2O на литр), магния (Mg) и микроэлементов, обеспечиваемый как минимум 20% компоста, обычно достаточен для удовлетворения потребностей растений. Дополнительные удобрения, такие как роговая стружка (2-3 г), фосфат и сульфат калия, также могут быть добавлены в среду выращивания. Для обеспечения хорошей жизнеспособности рассады в последние недели пребывания в питомнике в качестве дополнения часто вносят жидкие органические удобрения.

Органические системы выращивания

Почва

В отличие от обычных культур, биологическая активность почвы является основным фактором, определяющим плодородие почвы для органических культур, учитывая, что питательные вещества поступают в основном из компоста и навоза. Органические почвы имеют больший запас органического углерода (C) и микробной биомассы, а также более высокую активность ферментов по сравнению с почвами при традиционном земледелии. Чтобы обеспечить высокую активность почвы, необходимо учитывать несколько культурных аспектов, описанных ниже.

Соотношение углерод:азот

Соотношение C:N ниже 15 предотвращает иммобилизацию азота микроорганизмами и обеспечивает постоянное высвобождение питательных веществ, в то время как соотношение C:N между 20 и 30 желательно для своевременного разложения органического вещества и последующего высвобождения азота. С другой стороны, соотношение C:N 25-40 способствует росту микроорганизмов и гумификации. Поэтому точка отсечения для соотношения C:N в отношении минерализации и иммобилизации азота была определена на уровне 25-30. Однако удобрения для томатов, используемые садоводами, обычно имеют соотношение C:N в диапазоне от 4 до 25.

Органическое вещество

Содержание органического углерода в верхнем слое почвы (0-30 см) на уровне 2%, что соответствует 3,4% органического вещества, указано Европейской комиссией как порог, ниже которого наблюдается снижение химической, биологической и физической плодородности почвы (водоудерживающая способность, агрегация почвы, пористость воздуха и воды, гидравлическая проводимость, диффузия газов, питательные вещества), а также увеличение эрозии. Однако этот порог зависит от почвы и места. Для обеспечения хорошо сбалансированного бюджета питательных веществ, рекомендации составляют 30 т компоста на гектар в год для тепличных томатов и 7-9 т/га в год для полевых томатов. Слишком много или слишком мало органического вещества может привести к дисбалансу питательных веществ (избыток или недостаток) и вымыванию питательных веществ в грунтовые воды.

Покровные культуры и зеленое удобрение

Покровные культуры представляют собой устойчивый метод почвообразования со значительными преимуществами для почвы и обеспечения питательными веществами (Таблица). Было показано, что для полевых томатов внесение покровной культуры во время посадки приводит к наименьшему отрастанию сорняков и покровных культур по сравнению с внесением через 17-19 дней после посадки или без внесения и, следовательно, делает азот более доступным для культуры (Madden et al., 2004). Комбинация ржи и вики волосистой (Vicia villosa) в системе безотвальной обработки почвы под томаты, как выяснилось, обеспечивает наибольшее подавление сорняков (Delate et al., 2012). Более того, сочетание летней покровной культуры коровяка и устойчивого сорта позволило взять под контроль Meloidogyne incognita и повысить урожайность томата в севообороте с перцем.

Таблица. Вклад питательных веществ покровных культур, используемых в северных или субтропических условиях выращивания

Культура
N, кг/га
K, кг/га
P, кг/га
Биомасса, т/га сухого вещества
Бобовые
Вика мохнатая V. Villosa
111-224 (70-92%)a
149
20
2,58-5,60
Каян индийский C. Indicus
171-236
6,40-8,29
Мукуна Mucuna spp.
173-286
156-214
23-32
6,70-11,10
Вигна китайская V. Unguiculata
75-243 (90%)
111-124
15
2,80-11,70
Кроталярия ситниковая C. Juncea
190-561 (быстро)
114-190
15-26
6,70-19,70
Клевер красный T. pratense
78-168
2,24-5,60
Клевер пунцовый T. incarnatum
78-146 (89%)
160
18
3,92-6,16
Клевер подземный T. subterraneum
84-224
3,36-9,52
Клевер александрийский T. alexandrinum
84-246
6,72-11,20
Клевер белый T. repens
90-224
2,24-6,72
Донник M. officinalis
111-190
3,36-5,60
Чина мохнатая R. sativum
111-168 (77%)
178
21
4,48-5,60
Небобовые
Рожь S. Cereale
54-159 (78%)
121
19
3,36-11,55
Лен L. Usitatissimum
141
10,16
Суданская трава S. bicolor
30-110 (30-50%)
64-188
19-57
3,30-12,00
Плевел L. multiflorum
33
2,24-10,08
Пшеница T. aestivum
3,36-8,96
Овес A. sativa
2,24-11,20
Просо Pennisetum spp.
65
6,66
Гречиха F. esculentum
48
2,24-4,48
Мексиканский подсолнечник T. diversifolia
70-140
7,90-12,60
Редька R. sativus
56-224
4,48-7,84
Рапс B. rapa
45-179
2,24-5,60
Капустные Brassica spp.
33,6-134 (43-224)
3,36-10,37

Процент в скобках — высвобождения азота в течение вегетационного периода. Эти значения зависят от климата, почвы, нормы высева и системы земледелия; потенциальная скорость высвобождения азота снижается по мере созревания растений. (Из Sullivan, 2003; Wang et al., 2009; Clark, 2007; Campiglia et al., 2011; Partey et al., 2011).

Севооборот

Для органических полевых томатов рекомендуется чередование с культурами, не относящимися к пасленовым, в течение 3 лет, чтобы избежать проблем с вредителями. Сообщалось, что лучшие урожаи томатов следуют за посевами клевера, донника или люцерны в 3- или 4-летнем севообороте. Для тепличного томата требуются большие инвестиции в инфраструктуру, поэтому севооборот обычно ограничивается несколькими видами с одинаковой восприимчивостью к вредителям, такими как баклажан, сладкий перец и огурец.

Обработка почвы

Производители органических томатных полей используют обработку почвы для максимизации скорости минерализации и процессов нитрификации покровных культур или других органических поправок, а также для борьбы с сорняками. Тем не менее, с точки зрения устойчивости предпочтительнее минимальная обработка почвы или сочетание обычной и минимальной обработки. Действительно, длительная обработка почвы способствует снижению содержания органического вещества и микробной активности, ухудшению структуры почвы, увеличению выбросов парниковых газов и повышению вероятности вымывания нитратов в грунтовые воды. Для орошаемых органических томатов система безотвальной обработки почвы катками/крупорезами с использованием покрова из ржи, вишни и пшеницы (40-63 т/га) дала результаты по росту растений, количеству плодов и урожайности (40-63 т/га), аналогичные достигнутым в пропашной системе (Delate et al., 2012). Следовательно, при отсутствии отрастания покровных культур и адекватном орошении возможно получение сходной урожайности при нулевой обработке почвы и пропашных культурах томата. Однако необходимо учитывать долгосрочное влияние нулевой обработки на банк семян сорняков.

Контейнеры, приподнятые грядки и органическая гидропоника

Этот раздел относится к системам в странах, не входящих в ЕС. Здесь описаны тепличные органические системы для выращивания растений в контейнерах в Северной Америке, Израиле и некоторых других странах, а также системы приподнятых грядок, как это принято в Скандинавии, и органическая гидропоника, разрешенная в США.

Выращивание защищенных органических томатов в закрытых грядках или контейнерах может быть выгодным там, где почва загрязнена (например, вредителями, засоленностью, пестицидами, тяжелыми металлами) или должна отапливаться в течение значительной части года. Такие системы также способствуют переходу от традиционного к органическому земледелию, когда качество почвы является основным ограничивающим фактором производства. С экологической точки зрения закрытая почва также дает возможность сбора и переработки дренированной воды и питательных веществ и, следовательно, сокращения выбросов загрязняющих веществ. Для удовлетворения потребностей растений в питательных веществах поправки вносятся каждые 1-3 недели.

Органическая гидропоника с использованием рыбных или пищеварительных отходов или других органических жидких удобрений, хотя и не разрешена в большинстве стран в качестве основного источника питательных веществ, обеспечивает полезные соединения (например, аминокислоты, гуминовые кислоты) и микроорганизмы, которые способствуют росту и продуктивности растений, а также защищают их от патогенов. Например, было показано, что сырые рыбные стоки снижают колонизацию корней томатов Pythium ultimum и F. oxysporum, а также оказывают стимулирующее воздействие на высоту растений томатов, площадь листьев и сухой вес корней (Gravel et al., 2014). Предыдущие исследования также показали удобрительную ценность стоков метантенков, полученных в результате анаэробного сбраживания навоза животных.

Органическое удобрение и внесение подкормок

Обеспечение питательными веществами

Управление плодородием почвы в органических системах производства томатов сложнее, чем в обычных системах, поскольку оно основано на агроэкологических стратегиях, что требует хорошего знания климатической ситуации и потока питательных веществ в агроэкосистеме (Tittarelli et al., 2016). Следовательно, в отличие от традиционных систем производства томатов, решения об удобрении в почвенных органических системах выращивания должны приниматься с учетом хранения, эффективности использования питательных веществ, устойчивости к заболеваниям и благополучия полезных почвенных микроорганизмов. Навоз можно использовать для полевых томатных культур при условии соблюдения 120-дневной задержки до сбора урожая. Кроме того, правила разрешают фермерам приобретать минеральные удобрения природного происхождения, такие как каменный фосфат, неочищенные калийные соли, карбонат кальция и магния, сульфат магния, хлорид кальция, сульфат кальция, известь, элементарная сера и каменная мука. Используются и другие добавки, такие как рыбный порошок, продукты из водорослей, перьевая мука, гуано, кровяная мука (разрешена не везде из-за губчатой энцефалопатии крупного рогатого скота) и вермикомпост. Жидкие удобрения разрешены в качестве дополнения в большинстве стран, если эти продукты зарегистрированы как разрешенные вещества. В ЕС установлен максимальный уровень азота в навозе (170 кг/га в год), а удобрения должны соответствовать Директиве ЕС по нитратам. Использование чилийской селитры запрещено в большинстве стран, а в США ограничено 20% от потребности сельскохозяйственных культур в азоте (Hartz and Johnstone, 2006). Ниже приведены коммерчески используемые сценарии внесения удобрений для органических полевых и тепличных томатных культур.

Полевая культура органического томата:

  1. Компостированный навоз (компостированный куриный помет) — 7-9 т/га сухого вещества (Сценарий внесения удобрений для тепличного производства на основе коммерческой практики восьми производителей, расположенных в Нидерландах, и в соответствии с 3-летним севооборотом (томаты, огурцы и сладкий перец). Источник: Voogt et al., 2011.). При этом вносится 114-439 кг азота на гектар в год, содержание азота в удобрении 2,3-3,9%, соотношение C:N 5,4-15,4. Полевым томатным культурам требуется до 3,4 кг N на гектар в день (237 кг N/га) и 6,75 кг K2O на гектар в день (496 кг K2O/га), учитывая поглощение растениями 100-150 кг N/га, 20-40 кг P2O5/га и 150-300 кг K2O/га и урожайность 40-50 т/га. Источник: Clark et al., 1999.
  2. Покровные культуры (бобовые или бобово-травяные смеси). При этом вносится 81-148 кг азота на гектар в год, содержание азота 1,8-3,9%, соотношение C:N 10,2-21,7.
  3. Поглощение растениями томата — 105-189 кг азота на гектар в год.

Тепличная культура органического томата:

  1. Основное удобрение — 59 т/га/год. В кг содержание N:P:K на тонну свежего веса: компост (7,1:1,4:4,8) 30 т/га, навоз (7,4:2,5:8,1) 19,3 т/га, сухой навоз (22:7,85:12,45) 3,3 т/га, смешанное удобрение (50:26,2:107,9) 1,4 т/га, перьевая мука (130:0:0) 0. 72 т/га, костная мука (60,0:69,8:0) 0,28 т/га, кровяная мука (130:0:0) 0,42 т/га, морские водоросли (14,6:1,40:32,9) 0,96 т/га, отходы касторового масла (50:8,5:12) 0,78 т/га, гидролизованный растительный материал (41,3:9,1:27,7) 0,07 т/га. При этом вносится 776 кг азота на гектар в год, 191 кг фосфора на гектар в год, 636 кг калия на гектар в год.
  2. Подкормка — 17 т/га/год. В кг содержания N:P:K на тонну живого веса: смешанное удобрение (50:26.2:107.9) 2.76 т/га, кровяная мука (130:0:0) 0,82 т/га, перьевая мука (130:0:0) 0,80 т/га, отходы пивоваренного завода (50:13.08:41.50) 1,94 т/га, винасса (20:0:249) 3,50 т/га, отходы касторового масла (44,7:5,8:70,0) 2,04 т/га, сухой куриный помет (22,0:7,8:12,4) 1,91 т/га, гидролизированный растительный материал (30:4,2:26) 1,0 т/га, костная мука (60,0:69,0) 1,0 т/га. мука (60,0:69,8:0) 0,10 т/га, K2SO4 0,74 т/га, MgSO4 1,04 т/га. При этом вносится 685 кг азота на гектар в год, 135 кг фосфора на гектар в год, 1751 кг калия на гектар в год.

Современная стратегия обеспечения питательными веществами основана на анализе почвы для определения доступных для растений минералов. В зависимости от потребности растений вносятся: (i) основная подкормка перед посадкой (50-66%; в Северной Америке 56 кг N/га) и (ii) боковая подкормка, когда первые плоды достигают диаметра около 2 см (в Северной Америке 28-56 кг N/га) (Schonbeck et al., 2006). Рекомендуемая норма азотных удобрений составляет до 220 кг/га (Zotarelli et al., 2009). Смесь из побочных продуктов животноводства, фосфата и ламинарии обычно дается при пересадке в качестве дополнительного азота (Diver et al., 2012). Некоторые фермеры также вносят биоудобрения в течение первых 6 недель выращивания в виде внекорневой подкормки раз в две недели рыбным экстрактом (0,07 кг N/га, 0,008 кг P/га, 0,03 кг K/га) в сочетании или без него с порошком морских водорослей (0,007 кг N/га, 0 кг P/га, 0,02 кг K/га). В почве с избытком P или K азот в основном обеспечивается бобовыми покровными культурами. Рекомендации по питательным веществам для растений для свежих и перерабатывающих органических томатов в США составляют от 56 до 146 кг N/га, от 112 до 280 кг P2O5/га и от 112 до 336 кг K2O/га (Diver et al., 2012). При выращивании органических тепличных томатов подкормки вносятся в течение всего вегетационного периода для поддержания более длительного интенсивного производства (до 42 недель сбора урожая; урожайность 500 т/га) и более высокого спроса на урожай по сравнению с полевыми томатами (40-100 т/га), тогда как дополнительные удобрения (например, K2SO4) обычно подаются через систему орошения. Используется много различных отходов сельскохозяйственной и рыбной промышленности, которые могут иметь быструю или медленную скорость высвобождения, как показано в таблице. Иногда требуется известкование, чтобы отрегулировать pH примерно до 6,5.

Таблица. Удобрительная ценность (г/кг свежего веса) различных типов подкормок, используемых для органического производства томатов.

Источники
N
P2O5a
K2O
CaO
MgO
Органическое веществоb
C:N
Высвобождение азота %, (< 1 года)
Костная мука
73-114
160
22
0,6
558-934
4,5
55-66
Кровяная мука
12-15
2-3
1
0,3
64-70
Перьевая мука
101
11,5
2,7
880
4,8
64-82
Мясная мука
81
93
6
667
4,8
70
Гуано
160
202
30
82-93
Навоз крупного рогатого скота
5.7-8
4-9
5-14
210
16,6
20-45
Овечий навоз
11,5
7
23
260
20
Свиной навоз
5-11
2-43
3-21
3,3
65
Навоз домашней птицы
14-28
23-28
7-25
479-577
14,5
50-70
Навоз индейки
22-28
31-40
25-32
454-530
50
Рыбная мука
10-90
5-90
0-0.5
Быстро
Отходы крабов
2
3,6
0,2
Медленно
Отходы креветок
2,9
10
Продукты из водорослей
6-7.5
1-1.2
11-15
3_4
1-2
200
Медленно
Люцерновая мука
2,5
0,3
1,9
Средне
Мука из семян хлопчатника
6-7
1.1-3
1,5
0,4
0,9
70
Арахисовая мука
7
1,5
1,2
0,4
0,3
Соевая мука
7
0.7-1.2
1.5-2.4
0,4
0,3
70
Касторовый жмых
57
30
20
824
8,4
55- 66
Пшеничные отруби
2,9
1,4
1,3
Зеленые отходыa
5-10
3-5
3-10
7-40
2-4
450
11-25
Меласса
4-5
0,3
6
40-50

Примечание.

а — в целом, 65-80% P и 80-100% K доступны в течение вегетационного периода.

b — органическое вещество. Анализ на содержание тяжелых металлов (Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Se, Zn, As, Mo) должен проводиться в соответствии с нормами органического производства.

Азот

Для органических культур азот является основным лимитирующим фактором продуктивности. Расчет внесения удобрений основывается на потребности в азоте и норме его высвобождения. Благодаря быстрой минерализации азота, применение высокоазотных отходов сельскохозяйственной и рыбной промышленности является наиболее практичным вариантом внесения азотных удобрений в сезон. Действительно, 47-60% органического азота в кровяной муке, перьевой муке, гуано и рыбном порошке минерализуется в течение 2 недель и до 74% минерализуется через 8 недель (Hartz and Johnstone, 2006). При использовании Tithonia diversifolia, в отличие от бобовых видов, иммобилизация азота не происходит, и в процессе разложения поддерживается идеальное соотношение N:P на уровне 10 (Partey et al., 2011). При органической системе ведения сельского хозяйства в северной Калифорнии с использованием 4-летней ротации (томаты, сафлор, кукуруза и бобы с бикультурой из смеси овса и вики) потенциально минерализуемый азот был на 112% выше, чем при двухлетней традиционной системе (томаты, пшеница) (Poudel et al., 2002). Стоимость единицы доступного азота широко варьируется среди удобрений, при этом перьевая мука является самой дешевой, а рыбный порошок — самым дорогим. Тем не менее, было обнаружено, что слишком высокие уровни N и NH4 усиливают инфекцию растений в органическом томате. Например, высокая концентрация NH4-N и общего C, а также низкая концентрация кальция (Ca) коррелировали с более высоким уровнем пробковой корневой гнили (Hasna et al., 2007). Аналогично, фузариозная корончатая гниль томата была более сильной при NH4-N по сравнению с NO3-N, более высокой общей концентрации N, низком содержании Ca и высоком уровне NaCl (Woltz et al., 1992). Высокая форма NH4-N может наблюдаться в холодных условиях, учитывая более медленную скорость нитрификации при низких температурах.

Микроэлементы

Органические поправки, такие как компост и навоз, обеспечивают микроэлементы, которые редко вносятся фермерами, например, марганец (Mn), цинк (Zn) и другие микроэлементы. В дополнение к удобрениям, вносимым в почву, фермеры используют внекорневые подкормки рыбной эмульсией, морскими водорослями и компостом, чаем от сорняков или другими сертифицированными веществами. Однако эффективность внекорневого опрыскивания варьируется в зависимости от:

  1. условий окружающей среды (например, температура, свет, относительная влажность);
  2. фенологии листьев (например, влажность поверхности);
  3. физиологического состояния растений (например. открытые устьица, возраст, повреждения, состояние питательных веществ, осмотический потенциал, температура корней) на момент обработки;
  4. физико-химические свойства раствора (например, рН, компоненты, адъюванты, поверхностно-активные вещества, ПАВ);
  5. количество и способ применения (например, размер капель, объем, концентрация) (Fernandez and Eichert, 2009).

Баланс питательных веществ

Состав NPK органических удобрений редко соответствует потребностям растений, что приводит к несбалансированному содержанию питательных веществ в почве и засолению почвы (например, SO4, Na, Cl). Следовательно, производство органических томатов, особенно в теплицах, становится все более сложным с точки зрения европейских законодательных стандартов и норм азота и фосфора, из-за ограниченного разрешенного внесения навоза (170 кг N/га в год), ограничений в использовании компоста в зависимости от его качества, а также предстоящих дискуссий об ограничении общего количества питательных веществ ниже порога около 1250 кг N/га в год (Skal Biocontrole,
2010; Tittarelli et al., 2016). Огромные трудности, связанные с синхронизацией спроса и предложения, были выявлены в ходе исследования с участием десяти органических тепличных хозяйств, использующих севооборот томатов, огурцов и сладкого перца. Среднее предложение N и P более чем вдвое превышало спрос на культуру (680 кг N и 150 кг P на гектар в год), что привело к избытку примерно 945 кг N и 250 кг P на гектар в год (Voogt et al., 2011). Более того, наблюдалось несбалансированное соотношение между N, P и K (42:11:47) по сравнению с потребностями культуры (37:6:57). Таким образом, для удовлетворения годовой потребности в азоте культуры томатов в количестве около 1110 кг/га при урожайности 50 кг/м2 было рекомендовано следующее удобрение: около 470 кг N/га в виде компоста, 170 кг N/га в виде навоза, 560 кг N/га в виде дополнительных удобрений (Voogt et al., 2011). Модели для расчета доступности питательных веществ также были разработаны для улучшения практики внесения удобрений (Janssen, 2011).

Когда норма внесения питательных веществ превышает поглощение урожая или когда удобрения содержат высокий уровень остаточных солей, таких как Na, Cl и SO4, происходит засоление почвы, что ограничивает рост растений, урожайность и качество плодов (Gravel et al., 2011b). Для борьбы с засолением почвы садоводы чрезмерно орошают почву, что приводит к вымыванию азота и загрязнению окружающей среды. Поэтому для моделирования доступности азота, точной настройки внесения навоза в соответствии с потребностями сельскохозяйственных культур и применения инновационных подходов к сбору и обработке стоков сельскохозяйственных культур в рамках устойчивого управления удобрениями необходим подход, основанный на динамическом балансе питательных веществ. В противном случае потери питательных веществ (выщелачивание, денитрификация, фиксация) не только наносят вред окружающей среде, но и могут повлиять на репутацию органического земледелия.

Компост

Наиболее подходящее соотношение C:N в компостах, используемых для органического производства томатов, колеблется между 25:1 и 40:1, поскольку эти компосты (1-3 месяца) обладают хорошей биологической активностью и являются хорошим источником гумуса.

Удобрительная ценность

Повышение урожайности полевых томатов, выращенных на песчаном суглинке, наблюдалось при внесении 62 и 124 т компоста на гектар (Maynard, 1995). Хотя коммерческие компосты обычно имеют низкое содержание азота (< 1,5%), компосты на основе коровьего навоза с добавлением виноградной кочерыжки (1:1) и пшеничной соломы (2:1) с содержанием органического вещества 70-53%, соотношением C:N 15,6-13,1 и рН 7,1-6,8, обеспечивали 2,63-2,39% N в форме NH4-N (137-195 мг/кг) и NO3-N (15-1644 мг/кг), 487-211 мг PO43-P/кг и 10,101-14,781 мг K/кг (Raviv et al., 2005). Однако, когда соотношение C:N выше (25-30) из-за добавления кукурузной соломы, пшеничных отрубей и хлопкового жмыха, компост на основе коровьего навоза содержал 1,21% N, 0,6% P и 1,58% K (Xie et al., 2011).

Подавление болезней

Органические вещества в количестве, обеспечивающем значительный уровень контроля болезней (25-50% v:v), обычно используются в системах органического производства (Giotis et al., 2009). В зависимости от типа компоста, многочисленные исследования показали значительное или умеренное подавляющее действие компоста/компостного чая на такие болезни томатов, как бактериальная пятнистость (Xanthomonas vesicatoria), ранняя пятнистость (Alternaria solani), бактериальный рак (C. michiganensis), пробковая корневая гниль (P. lycopersici), серая плесень (Botrytis cinerea), F. oxysporum, P. infestans, P. ultimum, R. solani, V. dahliae и нематоды (M. javanica) (Noble and Coventry, 2005). Кроме того, значительно увеличилось количество нематод, питающихся грибами и бактериями. Однако компост может оказывать и негативное воздействие, например, стимулировать развитие пробковой корневой гнили под воздействием компоста из конского навоза. Содержание микроорганизмов, питательных веществ и органических молекул (например, гуминовых и фенольных соединений) в компосте является основным фактором ингибирования или предотвращения болезней растений. В то время как микроорганизмы могут действовать через антагонизм патогенов, паразитизм, производство антимикробных препаратов или индукцию устойчивости растений, органические соединения в компосте могут также вызывать системную устойчивость или оказывать прямое токсическое действие на патоген. Инокуляция компоста биоудобрениями может усилить его подавляющее действие, хотя взаимодействие с внешними факторами и тонкая настройка чрезвычайно важны для эффективности этой формы биологического контроля (Van der Wurff et al., 2016).

Биостимуляторы

Стимуляция культур агентами, стимулирующими рост растений, является распространенной стратегией, используемой органическими производителями. Pseudomonas, Bacillus и Streptomyces spp. могут контролировать B. cinerea в органических тепличных томатах. Подавление пробковой корневой гнили коррелирует с целлюлолитическими актиномицетами и общей популяцией актиномицетов (Workneh and van Bruggen, 1994). Было показано, что штаммы P. fluorescens эффективно контролируют бактериальные патогены. Однако абиотические факторы, такие как водный стресс и дефицит питательных веществ, а также местная микрофлора и микрофауна влияют на эффективность этих промоторов. Благоприятный ответ томата на промотор роста может также зависеть от генотипа томата. Биостимуляторы, содержащие неживые вещества, такие как гуминовые/фульвокислоты, гидролизаты белка, соединения хитозана или кремния, могут оказывать положительное влияние на содержание хлорофилла в листьях, рост растений, урожайность и компоненты плодов. Продукты из морских водорослей являются богатым источником Ca, K, P, Mg и Mn, железа (Fe), Zn, молибдена (Mo), бора (B) и кобальта (Co). Их растительные гормоны (цитокинины, ауксины, гиббереллины), аминокислоты и витамины могут способствовать росту полезных почвенных микробов, а богатое содержание полифенолов может обладать противогрибковой активностью (Sangha et al., 2014). Экстракты морских водорослей (Ecklonia maxima или Ascophyllum nodosum), внесенные в почву, снижали поражение корней томатов M. incognita или M. javanica, вероятно, в результате содержания бетаина в экстракте (Chitwood, 2002). Несмотря на очевидные преимущества некоторых биостимуляторов, существуют споры о реальных преимуществах для органических томатных культур.

Система полива

Системы орошения и инструменты мониторинга, используемые для органических томатов, аналогичны тем, что используются для обычных культур, хотя особое внимание уделяется оптимизации микробной активности почвы и скорости минерализации (Dorais et al., 2016). Однако эффективные методы управления водными ресурсами с помощью датчиков в корневой зоне или на растениях, а также модели эвапотранспирации и поглощения воды все еще нуждаются в адаптации к органическим культурам. На самом деле, тонкая настройка орошения для органических культур гораздо сложнее, чем для обычных культур, из-за неоднородности растений и ионного дисбаланса, а также оптимизации биологической активности почвы, которая является основным фактором продуктивности растений. На основании активности почвы, физиологических параметров, урожайности и качества плодов были предложены пороговые значения матричного потенциала от -40 мбар до -100 мбар для органических тепличных томатов, выращенных на супесчаной почве, хотя аналогичные показатели минерализации наблюдались для органических почв при -35 мбар и -250 мбар (Pepin et al., 2008). Поддержание более высокого потенциала (< -30 мбар) привело к снижению содержания минералов в почве. Для тепличной культуры томатов, выращенной в контейнерах, заполненных средой для выращивания на основе торфа и опилок, матричный потенциал в диапазоне от -22 мбар до -15 мбар относительно емкости контейнера -6 мбар был благоприятен для повышения фотосинтетической активности растений и урожайности (Lemay et al., 2012). Поскольку растения томата чувствительны к высокой влажности почвы и низкому содержанию кислорода в почве, чрезмерный полив на плохо дренируемых органических почвах ограничивает продуктивность за счет снижения или подавления корневого дыхания, поглощения минералов и движения воды в корнях. Это приводит к снижению устьичной проводимости и фотосинтеза, а также к повышенной восприимчивости растений к корневым заболеваниям, таким как Pythium spp. Для выращиваемых в теплицах органических томатов, обогащение кислородом (O2) поливной воды (16 мкмоль/л) или введение O2 на глубину 25 см (25% O2 в почве) повышает биологическую активность почвы, доступность питательных веществ, содержание минералов в листьях, фотосинтетическую способность растений и, в некоторых случаях, урожайность плодов (Dorais and Pepin, 2011; Dorais et al.) При выращивании томатов в тяжелой глине было отмечено, что подповерхностное орошение аэрированной водой (12% воздуха в воде) стимулировало рост надземной части, увеличило урожайность плодов на 21% и повысило эффективность использования воды растениями (Bhattarai et al., 2006).

Управление водными ресурсами органических томатов также должно учитывать накопление засоленности и ионного дисбаланса при использовании несбалансированных поправок и удобрений. Чрезмерное орошение для контроля засоленности почвы должно быть ограничено, чтобы предотвратить выброс питательных веществ в окружающую среду. Это особенно сложно для производителей органической продукции в ЕС, так как для выращиваемых в теплицах почвенных культур была установлена цель нулевого выброса к 2027 году для выполнения рамочных директив по воде и нитратам (2000/60/EC; 91/676/EEC). Более того, рециркуляция стоков затруднена при выращивании органических полевых или тепличных томатных культур в почве, поскольку сборные дренажи должны быть установлены с минимальным нарушением почвы и загрязнением от других сельскохозяйственных или промышленных работ поблизости. Стоки органических томатных культур также могут быть богаты органическими веществами, что затрудняет процесс дезинфекции для повторного использования этих сточных вод и ограничения размножения патогенов. Однако пруды, предназначенные для улавливания стоков, и системы возврата сточных вод, установленные для повторного использования стоков обратно на поле, представляются успешными методами управления круговоротом питательных веществ на органической томатной ферме (Smukler et al., 2012). Такие системы значительно снижают общий сброс, содержание аммония и растворенного органического вещества по сравнению с непахаными полями. Искусственные водно-болотные угодья также используются для очистки тепличных стоков от органических томатов, выращиваемых на демаркированных грядках (Gruyer et al., 2013a,b). Многочисленные технологические подходы, объединяющие биологические процессы (например, песчаный фильтр, болото, пассивный биореактор), мембранную фильтрацию, озонирование, ультрафиолетовую (УФ) обработку и термическую обработку, также могут быть использованы для переработки стоков органических томатных культур.

Защита растений

Болезни и вредители, наблюдаемые в традиционном производстве, встречаются и в органическом земледелии. Тем не менее, улучшение плодородия почвы, содержания органического вещества и полисахаридов, а также более высокая и разнообразная микробная биомасса в органических системах выращивания томатов снижают частоту заболеваний. Поэтому основной задачей в органическом производстве является оптимизация системы управления таким образом, чтобы либо растения томатов были более здоровыми, либо условия для вредителей были менее благоприятными. Возможными вариантами оптимизации равновесия агроэкосистемы в целом являются:

  1. применение агрономических методов (например, севооборот, покровная культура, навоз, компост, биостимуляторы, управление климатом и контроль питания в теплицах);
  2. внедрение природных вредителей и микробов;
  3. использование банковских растений;
  4. применение управления средой обитания и санитарного контроля.

Только когда такой подход к косвенной защите растений оказывается недостаточным, в дело вступают меры борьбы. Эти меры зависят от самого заболевания, условий окружающей среды и допустимости применения потенциального защитного средства. Кроме того, меры контроля должны соответствовать следующим правилам:

  1. должны быть необходимыми;
  2. должны быть органическими;
  3. не должны наносить вред окружающей среде или здоровью человека;
  4. не должны оказывать негативного влияния на качество продукции;
  5. не должны встречать сопротивления или оппозиции со стороны потребителей (Speiser et al., 2006).

Борьба с грибковыми, бактериальными и нематодными патогенами

Пропаривание почвы и соляризация почвы являются наиболее широко используемыми методами для снижения заболеваний, передающихся через почву, хотя оба метода негативно влияют на микрофлору и фауну. Анаэробная дезинфекция почвы и биофумигация почвы в органических культурах томатов с помощью зеленого удобрения Brassica может быть эффективным альтернативным инструментом (Gamliel and van Bruggen, 2016), а также использование культур Brassica break crops (например, кольраби, белая горчица) (Giotis et al., 2009). Было установлено, что добавление свежих тканей Brassica или хитина, или и того, и другого, в органическую тепличную почву, зараженную P. lycopersici, V. albo-atrum или и тем, и другим, повышает урожайность плодов за счет снижения тяжести заболевания в корнях томатов благодаря высвобождению изотиоцианатов или индуцированному эффекту устойчивости хитина (Noble and Coventry, 2005). Выращивание органических томатов с сопутствующими видами уменьшало количество заболеваний, но оказывало различное влияние на урожайность и качество. Например, было показано, что бархатцы (Tagetes erecta) снижают заболеваемость ранней пятнистостью, A. solani (Gomez-Rodriguez et al., 2003), а совместное выращивание с дерном в качестве живой мульчи снижает заболеваемость пятнистостью листьев (Xu et al., 2012). Эфирные масла и отдельные монотерпеноиды из лаванды (Lavandula stoechas), душицы (Origanum vulgare ssp. hirtum), шалфея (Salvia fruticosa) и мяты (Mentha spicata), как было установлено, предотвращают рост мицелия и конидиальное размножение Aspergillus terreus, F. oxysporum, Penicillium expansum и V. dahliae (Woltz et al., 1992; Kadoglidou et al., 2011). Аналогичным подходом к снижению заболеваемости является применение подавляющих почв или сред для выращивания растений (Castano et al., 2011). В органическом производстве томатов для борьбы с антракнозом, бактериальным пятном, бактериальной пятнистостью, ранней и поздней пятнистостью, серой листовой плесенью, мучнистой росой и септориозом листьев в основном используются препараты на основе меди, а для борьбы с мучнистой росой и клещами — элементарная сера (S) (Diver et al., 2012). Однако садоводы должны полагаться на альтернативные методы борьбы, поскольку медь токсична для нецелевых микроорганизмов и фауны (например, дождевых червей) и приводит к загрязнению почвы и воды, повышая риск токсичности растений. Бикарбонат калия часто используется для предотвращения антракноза, ранней пятнистости, листовой пятнистости, пятнистости листьев и мучнистой росы.

Борьба с вредителями

Борьба с вредителями основана в основном на частом выпуске естественных хищников и использовании природных репеллентов (например, чеснок, лук, цинния, бархатцы, настурция). Ловушечные культуры эффективны тем, что привлекают различных вредителей. Например, кукуруза привлекает томатного плодожорку, в то время как бархатцы привлекательны для плодожорки. Биопестициды, такие как пиретрум, обычно используются, когда популяции вредителей достигают экономически опасных уровней (Diver et al., 2012). Микробные инсектициды, такие как B. thuringiensis, могут бороться с несколькими вредителями на их незрелой стадии. Также потенциально полезными являются биоконтролирующие агенты, включая вирус ядерного полиэдроза, используемый против плодожорки, и штаммы Trichoderma, успешно используемые в качестве паразитоида яиц нескольких вредителей Lepidoptera.

Борьба с сорняками

Борьба с сорняками, особенно в междурядьях, является одной из основных проблем при выращивании органических томатов. В настоящее время доступно мало эффективных средств для борьбы с сорняками. использования. Поэтому исключительно физические методы борьбы обеспечивают «мгновенную» борьбу с сорняками (Raffaelli et al., 2011). Однако физические методы борьбы требуют в среднем на 50% больше затрат труда, чем традиционные методы борьбы с сорняками. Другими стратегиями являются покровные культуры и мульча, такие как природные материалы, бумага и пластик, но они могут увеличить влажность почвы и содержание азота, задерживая созревание плодов томата. Соляризация почвы в тепличных томатах действует как профилактический метод. Она может убить большинство семян сорняков и вызвать спячку у оставшихся семян, что приведет к повышению урожайности.

Полезные и питательные соединения

Растущий потребительский спрос на органические продукты в основном обусловлен ценностями здоровья и безопасности, связанными с остатками пестицидов, антибиотиков и генетически модифицированных организмов в продуктах питания. Помимо того, что польза органических продуктов для здоровья является спорной, органические помидоры содержат меньше остатков пестицидов, чем обычные фрукты (Dorais and Alsanius, 2015). Следовательно, пестицидные риски, создаваемые органически выращенными томатами, значительно меньше, чем риски, создаваемые томатами из других источников. Однако оценка рисков, связанных с природными пестицидами, еще не получила научного подтверждения. Кроме того, нет никаких доказательств того, что органические томаты более подвержены микробиологическому загрязнению, чем обычные продукты садоводства, если используются соответствующие методы ведения хозяйства.

Помимо потребительского восприятия, прямые доказательства того, что органические помидоры имеют более высокую питательную ценность, чем плоды, выращенные традиционным способом, все еще нуждаются в научном подтверждении. Тем не менее, органические томаты имеют более низкое содержание нитратов и более высокий уровень витамина С и фенольных соединений по сравнению с традиционно выращенными (Таблица 11.5). Когда растения томатов выращиваются в органическом режиме, их естественные защитные механизмы могут быть более активными, чем у обычных растений, что приводит к увеличению количества связанных с защитой вторичных метаболитов, которые часто могут считаться полезными для здоровья человека (Vallverdu-Queralt et al., 2012; Orsini et al., 2016). Действительно, было показано, что органические томаты, испытывающие окислительный стресс, содержат больше витамина С и фенольных соединений (Oliveira et al., 2013; Lopez-Martinez et al., 2016). Стрессы, связанные с уменьшением развития листвы и более высокой подверженностью плодов воздействию окружающего света, также могут увеличить содержание витамина С в органически выращенных томатах. Поскольку содержание флавоноидов в томатах находится в обратной зависимости от доступного азота, сокращение подачи азота в органические томаты может повысить уровень флавоноидов по сравнению с обычными томатами (Mitchell et al., 2007). Что касается каротиноидов, включая p-каротин и ликопин, то не было получено единого мнения о различиях между органическими и традиционными томатами (Dorais et al., 2008; Dorais and Alsanius, 2015). Учитывая, что Cu и Zn являются обычными компонентами кормовых добавок для животных, применение навоза как важного источника питательных веществ обеспечивает дополнительное количество Cu и Zn, что приводит к более высокому поглощению растениями. Использование бордосской смеси (раствор медного купороса и извести) для борьбы с грибковыми и бактериальными заболеваниями также обеспечивает дополнительное поступление Cu.

Таблица. Различия в питательной ценности томатов, выращенных в условиях органической и обычной практики, и их соотношение (органические и традиционные). Сообщалось только о тех значениях соединений, которые значительно отличались.

Соединения (единицыa)
Культивары
Единицы измерения
Органическая культураb
Соотношение орг. культуры и традиционной
Период отбора проб
Ссылка
Растворимые веществаMean of 10 cvs°Brix
4,4
0,956
2 года
Aldrich et al., 2010
Растворимые веществаFirenze, HyPeel 108°Brix
4.58-5.27
0.867-1.114
1 год
Riahi et al., 2009
Растворимые веществаAB2°Brix
5.05-6.66
1.002-1.273
2 года
Pieper and Barrett, 2009
Растворимые веществаHM 830, Bos 315°Brix
5.39-5.96
1.072-1.157
1 год
Barrett et a/., 2007
Растворимые веществаRopreco, Burbank°Brix
5.4-5.5±0.5
1.102-1.170
3 года
Chassy et al., 2006
Растворимые веществаSahel°Brix
5.5±0.5
1,28
1 год
Lopez-Martinez et al., 2016
Растворимые веществаLicata, CH2000,°Brix
5.2±0.3
0,97
3 эксперимента
De Rascale et al., 2016
Общее количество твердых веществSansone AB2%
5.65-6.93
1.014-1.262
2 года
Pieper and Barrett, 2009
Титруемая кислотностьFirenze, Perfectpeel%
0.33-0.46
1.138-1.278
1 год
Riahi et al., 2009
Титруемая кислотностьHM 830, Bos 315%
0.25-0.37
1.190-1.193
1 год
Barrett et al., 2007
Титруемая кислотностьLicata, CH2000,% сухого вещества
6,3
0,75
3 эксперимента
De Rascale et al., 2016
Сырой проеинSansone PS1296г/кг сырой массы
14,9
1,419
1 год
Rossi et al., 2008
Глутаминновая кислотаAB2г/кг сухой массы
14.3-36.7
0.709-0.991
2 года
Pieper and Barrett, 2009
ГлутаминAB2г/кг сухой массы
10.4-49.8
0.336-0.922
2 года
Pieper and Barrett, 2009
ТирозинAB2г/кг сухой массы
0.22-0.54
0.426-0.96
2 года
Pieper and Barrett, 2009
ЗолаPS1296г/кг сырой массы
0,65
1,326
1 год
Rossi et al., 2008
НитратыPlato de Egipto% увеличения
0,667
5 года
Herencia et al., 2011
Аммоний (в пересчете на азот)AB2мг/кг сухой массы
104-126
0.456-0.727
2 года
Pieper and Barrett, 2009
Общий азотAB2% сухого вещества
2,3
0,83
2 года
Pieper and Barrett, 2009
Общий азотBrigadeмг/кг сухой массы
-20
0,717
2 года
Colla et al., 2002
ФосфорBrigadeмг/кг сухой массы
~3.88-4.02
1.165-1.589
2 года
CoIla et al., 2002
ФосфорAB2% сухого вещества
0,45
1,184
2 года
Pieoer and Barret. 2009
КалийAB2% сухого вещества
4
1,149
2 года
Pieper and Barrett, 2009
НатрийBrigadeмг/кг сухой массы
-347
0,529
2 года
Colla et al., 2002
КальцийMany varietiesмг/кг сухой массы
2126
2,07
2 года
Kelly and Bateman, 2010
КальцийAB2% сухого вещества
0,13
0,929
2 года
Pieper and Barrett, 2009
ЦинкMany varietiesмг/кг сухой массы
-32
1,231
2 года
Kelly and Bateman, 2010
МарганецMany varietiesмг/кг сухой массы
11
0,611
2 года
Kelly and Bateman, 2010
МарганецAB2мг/кг сухой массы
11-15
0.647-0.652
2 года
Pieper and Barrett, 2009
МедьMany varietiesмг/кг сухой массы
-8
1,333
2 года
Kelly and Bateman, 2010
БорAB2мг/кг сухой массы
17
0,895
2 года
Pieper and Barrett, 2009
КадмийPS1296мкг/кг сырой массы
33
16,5
1 год
Rossi et al., 2008
СвинецPS1296мкг/кг сырой массы
37,8
11,12
1 год
Rossi et al., 2008
Аскорбиновая кислотаMean of 10 cvsг/кг сырой массы
0,198
1,07
2 года
Aldrich et al., 2010
Аскорбиновая кислотаPS1296мг/кг сырой массы
118,2
0,552
1 год
Rossi et al., 2008
Аскорбиновая кислотаBurbankмг/100 г сырой массы
22,1
1,263
3 года
Chassy et al., 2006
Аскорбиновая кислотаIzabella, Feliciaмг/100 г сырой массы
16.2-17.5
1.326-1.687
1 год
Caris-Veyrat et al., 2004
Дигидроаскорбиновая кисолотаRogers 1570, HM 830, Bos 315, HyPeel 45 мкг/г сырой массы
2448-1587
0.74-1.394
1 год
Barrett et al., 2007
Салициловая кислотаPS1296мг/кг сырой массы
0,745
1,613
1 год
Rossi et al., 2008
Кофейная кислотаDaniellaмкг/г сырой массы
41,7
1,822
2 года
Vallverdu-Queralt et al., 2012
Хлорогеновая кислотаDaniellaмкг/г сырой массы
56,99
1,546
2 года
Vallverdu-Queralt et al., 2012
Феруловая кислотаDaniellaмкг/г сырой массы
35,11
1,619
2 года
Vallverdu-Queralt et al., 2012
пара-Кумаровая кислотаDaniellaмкг/г сырой массы
34,25
1,663
2 года
Vallverdu-Queralt et al., 2012
Хлорогеновая кислотаFelicia, Raolaмг/100 г сырой массы
0.55-0.65
0.859-1.354
1 год
Caris-Veyrat et al., 2004
Апигенин-7-O-глюкозидDaniellaмкг/г сырой массы
31,63
1,118
2 года
Vallverdu-Queralt et al., 2012
НарингенинIzabella, Feliciaмг/100 г сырой массы
0.09-0.10
1.125-1.250
1 год
Caris-Veyrat et a/., 2004
НарингенинHalley 3155мг/г сухой массы
39,6
1,311
10 лет
Mitchell et al., 2007
НарингенинDaniellaмкг/г сухой массы
87,38
2,397
2 года
Vallverdu-Queralt et al., 2012
Нарингенин-7-O-глюкозидDaniellaмкг/г сырой массы
13,91
1,811
2 года
Vallverdu-Queralt et al., 2012
КампферолHalley 3155мг/г сухой массы
63,3
1,974
10 лет
Mitchell et al., 2007
КампферолRopreco, Burbankмг/100 г сырой массы
1.47-1.58
1.17-1.195
3 года
Chassy et al., 2006
Кампферол-3-O-рутинозидDaniellaмкг/г сырой массы
12,7
2,106
2 года
Vallverdu-Queralt et al., 2012
КверцетинDaniellaмкг/г сырой массы
11,42
2,007
2 года
Vallverdu-Queralt et al., 2012
КверцетинHalley 3155мг/г сухой массы
115,5
1,788
10 лет
Mitchell et a/., 2007
КверцетинBurbankмг/100 г сырой массы
3,42
1,295
3 года
Chassy et al., 2006
РутинDaniellaмкг/г сырой массы
272,75
2,276
2 года
Vallverdu-Queralt et al., 2012
РутинRaola, Felicia,мг/100 г сырой массы
0.14-0.22
1.20-5.50
1 год
Caris-Veyrat et a/., 2004
Общие фенолыIzabella Sahelмг/100 г сырой массы
14,45
1,086
1 год
Lopez-Martinez et al., 2016
КаротиноидыLicata, CH2000,мг/100 г сырой массы
7,85
1,16
2 эксперимента
De Rascale et al., 2016
ЛикопенSansone PS1296мг/100 г сырой массы
3.6-4.2
0.760-1.125
1 год
Rossi et al., 2008
ЛикопенRaola, Felicia,мг/100 г сырой массы
1,105
1 год
Caris-Veyrat et al., 2004
ЛикопенIzabella Sahelмг/100 г сырой массы
4.37±0.30
0,897
1 год
Lopez-Martinez et al., 2016
бета-каротинRaola, Felicia, Izabellaмг/100 г сырой массы
1.03-1.35
1.198-1.626
1 год
Caris-Veyrat et a/., 2004
Антиоксидантная активностьMean of 10 cvsмкмоль TEAC/кг сырой массы
1870
1,078
2 года
Aldrich et al., 2010
Антиоксидантная активностьSahelмкмоль TEAC/кг сырой массы
1437
1,026
1 год
Lopez-Martinez et al., 2016

Примечание.

а — TEAC — эквивалентная антиоксидантная емкость тролокса.

b — значения, оцененные по опубликованным данным.

Влияние органического земледелия на окружающую среду

Экологические преимущества органического сельского хозяйства наиболее четко зафиксированы в отношении биоразнообразия и сохранения водных ресурсов и почвы. В целом, органические системы повышают флористическое и фаунистическое разнообразие и общую микробную активность, а также имеют высокий потенциал борьбы с эрозией благодаря управлению плодородием почвы. Органическое земледелие также может снизить выбросы CO2 в почву и увеличить поглощение углерода по сравнению с традиционными системами земледелия. Содержание поглощенного органического углерода в почве при органической системе, как правило, превышает таковое при традиционной системе в течение нескольких лет выращивания сельскохозяйственных культур. В Европе практика органического земледелия оказывает положительное воздействие на окружающую среду, о чем свидетельствует более высокое содержание органического вещества в почве, более низкие потери питательных веществ (вымывание азота, выбросы N2O и NH3) на единицу обрабатываемой площади по сравнению с традиционным земледелием, а также более низкие потребности в энергии. Однако из-за более низкой урожайности на единицу посевной площади наблюдаются более высокие потери азота на единицу продукции (Tuomisto et al., 2012). С другой стороны, CO2-след органического тепличного томата, выращенного в Нидерландах, был на 10% выше, чем у традиционной культуры (1950 кг CO2 экв/т против 1775 кг CO2 экв/т томата), исходя из того, что потребность в газе для обогрева теплицы отвечает за 85% от общего объема выбросов CO2 (Vermeulen and van der Lans, 2011). Однако при использовании комбинированной тепловой и электрической энергии (когенерация) органические и обычные томаты имеют одинаковый CO2-след, составляющий 890 кг CO2-экв/т томатов. В условиях выращивания в Квебеке, Канада, климат-контроль был ответственен за 81-96% общего CO2-следа на тонну томатов (Dorais et al., 2014). Органические тепличные системы выращивания томатов потребляют больше энергии, чем обычные системы производства в северных регионах (например, 33 ГДж/т против 26,3 ГДж/т на севере Центральной Европы; совокупный спрос на энергию 97 ГДж/т против 80 ГДж/т в Квебеке) из-за более низкой урожайности на единицу обрабатываемой площади, а также из-за строгого климатического контроля для предотвращения болезней (Vermeulen and van der Lans, 2011; Dorais et al., 2014).

Литература

Tomatoes, 2nd Ed. by Ep Heuvelink. Wageningen University & Research. The Netherlands. 2018.