Агрономия капусты

Агрономия дает научное обоснование, описывающее, как культуры реагируют с точки зрения эффективности их роста, урожайности и конечной финансовой прибыльности на вклад фермеров в уход за растением. Эта дисциплина является самым прямым и сильным выражением связи между исследованиями и коммерческим производством. Она находится на переднем крае стремления повысить урожайность во всем мире, чтобы справиться с продолжающимся и растущим ростом населения и потерей плодородных земель. К сожалению, за последние 20 лет сложилось мнение, особенно в развитых странах, что агрономы могут предложить мало «новой науки», особенно по сравнению с возможностями, открывающимися в результате генетических и молекулярных исследований. Это отношение демонстрирует признаки сдерживания, поскольку продукты генетической модификации поступают на рынок, и требуются базовые знания в области сельского хозяйства, чтобы проверить их эффективность и безопасность для окружающей среды, а также безопасно использовать их свойства.

[toc]

Агрономы также играют ведущую роль в реагировании на растущие потребности общества в сохранении окружающей среды и предотвращении загрязнения почвы и воздуха, при этом увеличивая глобальные запасы продовольствия, качество и безопасность. Эти требования могут быть удовлетворены только путем тщательных и взвешенных изменений в системах земледелия, предварительно подтвержденных надежными исследованиями и разработками. В свою очередь, агрономам требуются все более изощренные методы, с помощью которых можно добиться более четкого понимания взаимодействия между сельскохозяйственными культурами, другими организмами и окружающей средой. Потребность общества в повышении урожайности и качества для поддержания продовольственной безопасности, достигаемой за счет уменьшения воздействия на окружающую среду при уменьшении площади земли, получила общее название «устойчивость». Этот термин теперь охватывает весь спектр от органических культур, выращиваемых без растворимых минеральных удобрений и синтетических пестицидов, до высокопроизводительных комплексных подходов к управлению ресурсами в производстве продуктов питания. Агрономы должны интерпретировать эффективность отдачи от ресурсов, используемых в каждой из этих форм производства. Приверженность «устойчивости» означает, что измерение производительности исключительно по отношению к единицам экономического ресурса перестает быть эффективным. В уравнение, определяющее устойчивую эффективность, необходимо добавить факторы, связанные с взаимодействием конкретных культур со всей производственной системой, окружающей средой и далее по цепочке поставок до конечного потребителя. Все чаще агроному требуется интегрировать экономические, экологические и социальные факторы, влияющие на растениеводство.

Капустные овощи являются преобладающей группой полевых овощей во всем мире, которые собирают для немедленного употребления в свежем виде или с минимальной подготовкой после сбора урожая. Все чаще требуются агрономические исследования для повышения эффективности выращивания и реагирования на меняющиеся рыночные и социальные требования в пищевой цепи свежих продуктов.

Питание растений

Первоначальные дикие предки культивируемых крестоцветных были способны выживать в неблагоприятных засушливых условиях с минимальным доступом к питательным веществам. Напротив, культивируемые крестоцветные очень чувствительны к увеличению запасов питательных веществ, особенно азота и воды. Традиционно их использовали в качестве ведущей культуры в севооборотах, высаживаемых после внесения органических удобрений, подчеркивая, в частности, их восприимчивость к азотным удобрениям.

Эта врожденная отзывчивость вызывает проблемы, когда для повышения урожайности применяется чрезмерное количество удобрений, потому что физиологически капуста не очень эффективно использует такие ресурсы. Дисбаланс питательных веществ в почве и тканях растений приводит к синдромам токсичности и дефицита, которые замедляют рост, что приводит к стрессовым проявлениям и развитию посторонних привкусов в собранном продукте. Только по этим причинам важно, чтобы удобрения применялись с должным учетом запасов питательных веществ в почве и требований, которые предъявляет каждая выращиваемая культура Brassica. Это требует практических знаний о структуре и типе почвы и предыдущей истории возделывания каждого поля, его текущем состоянии питательных веществ, определяемом анализом почвы, и вероятной реакции на дополнительные ресурсы. Все чаще питательный статус поля контролируется очень подробно, чтобы определить области, где необходимы дополнительные удобрения, и те места, где их уже достаточно. Системы мониторинга, использующие космические спутниковые средства и технологии, призваны кардинально изменить точность определения и удовлетворения потребностей сельскохозяйственных культур в питательных веществах.

Повышение эффективности использования удобрений в овощных культурах требует экологических знаний о том, как взаимодействуют распределение биомассы, морфологическая пластичность и конкурентоспособность. Это может иметь особое значение, когда посевы подвергаются затенению либо от окружающих растений, либо когда они выращиваются под пластиковой мульчей. Поддержание сбалансированного роста требует корректировки морфологических характеры и физиологическое поведение, чтобы максимизировать рост всего растения и, следовательно, конечный урожай, особенно если он состоит из листьев или корнеплодов и гипокотилей. Растения реагируют на изменения внешнего снабжения питательными ресурсами, регулируя относительные размеры и распределение органов. Экологи предположили, что снижение поступления питательных веществ приводит к более высокому соотношению корней и побегов, тем самым компенсируя потерю питательной способности корней. Более низкая доступность света из-за конкурентного затенения приводит к более быстрому росту побегов.

Количество ресурса, захваченного растениями, по крайней мере, частично связано с площадью или объемом системы органов, ответственной за получение ресурса. Следовательно, виды с более высоким распределением биомассы в корневой системе должны лучше работать при низком уровне снабжения почвы питательными веществами по сравнению с видами, образующими больше стеблей и листьев (Tilman, 1988). Некоторые первоначальные исследования капусты были проведены Li et al. (1999), которые использовали восточную «зеленую капусту» B. rapa сорта Нацуракутен и репу B. rapa var. rapifera устойчивого к болезням сорта Хикари.

В целом растения, происходящие из среды с низким уровнем ресурсов, имеют изначально высокое соотношение корней и побегов (Grime, 1979), а пониженное снабжение питательными веществами приводит к фенотипу с активными тонкими корнями, высоким соотношением корней и побегов, большим количеством корневых волосков и низкой максимальной скоростью роста, чистого фотосинтеза, который поддерживает сбалансированный рост при низкой доступности азота (Robinson, 1991). Увеличение запаса питательных веществ увеличило количество ресурсов, выделяемых на воздушные органы, но не обязательно на листовые пластинки. В случае восточной «зеленой капусты» рост увеличился на черешках листьев, а не на листовых пластинках. Когда есть конкуренция за свет, растения увеличивают выделение ресурсов для роста стебля и увеличивают длину междоузлий. Виды с различной морфологией вкладывают больше ресурсов в те органы, которые обеспечивают наибольшее преимущество в улавливании света; таким образом, «зеленая капуста» удлинила черешки. Способность конкурировать за ресурсы зависит не только от моделей распределения биомассы, но и от морфологических характеристик, таких как коэффициент площади листьев (LAR) и удельная площадь листьев (SLA), что указывает на важность морфологической пластичности.

Содержание питательных веществ в почве и индекс почвы

Надежные и воспроизводимые анализы, которые измеряют запасы питательных веществ, присутствующих в почве, и позволяют разумно прогнозировать последствия внесения удобрений, доступны для большинства элементов, за исключением азота. Уровни минерального азота (N) в почве постоянно меняются из-за эффектов минерализации, внесения удобрений, вымывания, денитрификации и поглощения растениями. Как следствие, время отбора проб почвы имеет решающее значение, и измерения можно использовать только для принятия решений по управлению культурами сразу после отбора проб.

Система индекса азота, основанная на прогнозировании с использованием последней выращенной культуры в качестве индикатора (Anon, 1985):

  • индекс равен 0, если предшествующей культурой были:
    •  зерновые;
    • убираемые однолетние травы;
    • многолетние травы 1-2 года использования;
    • пастбища с низкой долей клевера и внесением азота менее 250 кг/га азота в год;
    • кукуруза;
    • длительные пастбища, плохого качества, заросшие;
    • сахарная свекла (ботва удаляется с поля);
    • овощные культуры с внесением под них азота менее 200 кг/га;
  • индекс равен 1, если предшествующей культурой были:
    • бобовые;
    • выпасные кормовые культуры;
    • многолетние травы 1-2 года использования для стравливания, с большой долей клевера или с ежегодным внесением азота более 250 кг/га;
    • пастбища длительного использования (более 3 лет) с низкой долей клевера или ежегодным внесением азота менее 250 кг/га;
    • масличный рапс;
    • картофель;
    • сахарная свекла с запашкой ботвы;
    • овощные культуры с внесением под них азота более 200 кг/га;
  • индекс равен 2, если предшествующей культурой были:
    • любая полевая культура, под которую регулярно вносят навоз или навозную жижу;
    • многолетние травы и длительные пастбища (более 3 лет использования) с высокой долей клевера или ежегодным внесение азота более 250 кг/га;
    • люцерна.

Лабораторный анализ образцов почвы используется для определения доступных макроэлементов, таких как фосфор (P), калий (K) и магний (Mg), выраженных в мг/л. Для практической простоты эти значения преобразуются в индексы (Таблица), которые показывают относительное количество питательных веществ, доступных культуре, в диапазоне от 0 (недостаток) до 9 (избыток) (Anon, 1985):

  • индекс 0 соответствует 0–9 мг/л фосфора или 0–60 мг/л калия, или 0–25 мг/л магния;
  • индекс 1 — 10–15 мг/л фосфора или 61–120 мг/л калия, или 26–50 мг/л магния;
  • индекс 2 — 16–25 мг/л фосфора или 121–240 мг/л калия, или 51–100 мг/л магния;
  • индекс 3 — 26–45 мг/л фосфора или 241–400 мг/л калия, или 101–175 мг/л магния;
  • индекс 4 — 46–70 мг/л фосфора или 401–600 мг/л калия, или 176–250 мг/л магния;
  • индекс 5 — 71–100 мг/л фосфора или 601–900 мг/л калия, или 251–350 мг/л магния;
  • индекс 6 — 101–140 мг/л фосфора или 901–1500 мг/л калия, или 351–600 мг/л магния;
  • индекс 7 — 141–200 мг/л фосфора или 1501–2400 мг/л калия, или 601–1000 мг/л магния;
  • индекс 8 — 201–280 мг/л фосфора или 2401–3600 мг/л калия, или 1001–1500 мг/л магния;
  • индекс 9 — >280 мг/л фосфора или >3600 мг/л калия, или >1500 мг/л магния.

Почвы, предназначенные для выращивания Brassica, должны иметь индекс = 3 по фосфору и индекс = 2 по калию и магнию. Почвы с такими показателями требуют только поддерживающих количеств дополнительных удобрений; ниже этих значений необходимы большие количества для обеспечения экономической отдачи от урожая и восстановления запасов питательных веществ в почве.

Азот

Азот оказывает очень выраженное воздействие на рост, урожайность и качество капустных овощей в пределах потребностей сельскохозяйственных культур. Доступность в чрезмерно больших количествах снижает урожайность и качество, повышает восприимчивость к инвазии патогенов и приводит к физиологическим нарушениям и задержке созревания. В отличие от других питательных элементов, потребности в азоте обычно основываются не на анализе почвы, а на конкретных требованиях конкретных культур и состоянии поля с учетом остатков предыдущих культур и внесения органических удобрений.

Обычно при определении азотного индекса учитывается только последняя выращенная культура, но после люцерны (Medicago sativa), клевера (Trifolium spp.), расширенных рядов (травяных культур) и постоянных пастбищ более длительный период выращивания следует принимать во внимание. Используются три уровня индекса почвенного азота. Поля с индексом 0 имеют низкие запасы азота и требуют больше азота по сравнению с полями с индексом = 1. Почвы с индексом 2 имеют самые высокие запасы почвенного азота. Этот подход может быть удовлетворительным для большинства сельскохозяйственных культур, но растущая сложность выращивания капусты стимулировала исследования, направленные на повышение точности и эффективности использования азота.

Примеры реакции культур на питательные вещества

Весеннеспелая капуста и озимая цветная капуста значительно выигрывают по урожайности и качеству от азотных подкормок. Брокколи (калабрезия) и цветная капуста часто интенсивно выращиваются как несколько последовательных культур, занимающих один участок земли, что приводит к получению двух или даже трех урожаев. В этом типе земледелия могут быть другие макроэлементы, кроме азота, переносимые между культурами. Сокращение количества фосфора, применяемого к последующим культурам, может быть уместным. Для сравнения, капустные культуры особенно поглощают большое количество калия, и может быть необходимо соответственно увеличить применение для последующих культур.

Эффективное использование азота включает в себя точную оценку потребности растений в азоте, выбор метода и сроков внесения. Salo (1999) изучал влияние размещения удобрений, нормы внесения, накопления сухого вещества, урожайности и поглощения. Концентрация определенного питательного вещества в капусте может увеличиваться и уменьшаться в течение жизненного цикла растения. Снижение связано с увеличением производства соединений, богатых углеродом, по сравнению с накоплением ионов питательных веществ, таких как N, P, K, Mg и Ca. Крахмал и клеточные стенки являются основными соединениями, богатыми углеродом. В начале цикла роста питательные вещества увеличиваются из-за высокой скорости поглощения молодыми корнями и высокой относительной скорости роста молодых растений.

По мере взросления растений LAI и, следовательно, степень взаимного затенения увеличиваются, что приводит к снижению чистого фотосинтеза на единицу площади листа, снижению RGR и снижению концентрации  питательных веществ. Начало этого снижения может быть изменено временем внесения удобрений, возможно, избегая нехватки питательных веществ в корневой зоне. Повышение статуса азота увеличивает содержание азота в растении. Также может происходить параллельное увеличение содержания фосфора и катионов по мере увеличения содержания азота. Ключевыми факторами в этих процессах являются конкретные питательные вещества, стадия роста растений, тип культуры и переменные среды, включая плодородие почвы и температуру, светопоглощение и доступность воды.

Все рекомендации по удобрениям даны в килограммах на гектар (кг/га). Количество кг питательного вещества в стандартном 50-килограммовом мешке удобрения получается путем деления процентного содержания питательного вещества на 2 (100/2 = 50). Например, один 50-килограммовый мешок комплексного удобрения 20:10:10 NPK будет содержать 10 кг азота, 5 кг фосфата (P2O5) и 5 кг калия (K2O).

Использование систем индексов, стандартные таблицы, касающиеся внесения удобрений, доступны для культур Brassica.

Ниже приведены рекомендации для Великобритании и северной Европы с умеренным климатом. Интерпретация этих таблиц требует знания конкретного типа почвы и предшествующей истории выращивания сельскохозяйственных культур; особенно это касается азота.

  1. Брюссельская капуста (рыночная продукция):
    • илистые почвы: 
      • индекс 0 по азоту — 200 кг/га;
      • индекс 1 по азоту — 150 кг/га;
      • индекс 2 по азоту — 100 кг/га;
    • другие почвы1Для культур прямого посева или рассады на песках и легких суглинках, азот в количестве более 100 кг/га должен быть внесен в подкормку для снижения риска повреждения сеянцев или молодых растений и вносится при посеве или в течение 1 месяца после пересадки. Дополнительная подкормка может потребоваться, особенно на мелких или песчаных почвах, когда количество осадков значительно превышает транспирацию в течение 2 месяцев после внесения основного азота. Подкормка не требуется, если азот вносится перед посевом или в междурядья до 1 месяца после появления всходов или пересадки.:
      • индекс 0 по азоту — 300 кг/га;
      • индекс 1 по азоту — 250 кг/га;
      • индекс 2 по азоту — 200 кг/га;
    • все почвы:
      • индекс 0 по P2O5 или K2O — 175 кг/га или 200 кг/га соответственно;
      • индекс 1 по P2O5 или K2O — 125 кг/га или 175 кг/га соответственно;
      • индекс 2 по P2O5 или K2O — 75 кг/га или 125 кг/га соответственно;
      • индекс 3 по P2O5 или K2O — 50 кг/га или 60 кг/га соответственно;
      • индекс 4 по P2O5 или K2O — 25 кг/га или не требуется соответственно;
      • индекс 5 и более — внесение P2O5 или K2O не требуется;
    • пески и легкие суглинки:
      • индекс 0 по магнию — 90 кг/га;
      • индекс 1 по магнию — 60 кг/га;
      • индекс 2 и более — внесение не требуется;
    • другие почвы:
      • индекс 0 по магнию — 60 кг/га;
      • индекс 1 по магнию — 30 кг/га;
      • индекс 2 и более — внесение не требуется;
  2. Кочанная (летняя и осенняя) и пекинская капусты2Для культур прямого посева или рассады на песках и легких суглинках, азот в количестве более 100 кг/га должен быть внесен в подкормку для снижения риска повреждения сеянцев или молодых растений и вносится при посеве или в течение 1 месяца после пересадки. Дополнительная подкормка может потребоваться, особенно на мелких или песчаных почвах, когда количество осадков значительно превышает транспирацию в течение 2 месяцев после внесения основного азота. Подкормка не требуется, если азот вносится перед посевом или в междурядья до 1 месяца после появления всходов или пересадки.:
    • индекс 0 по азоту — 300 кг/га;
    • индекс 1 по азоту — 250 кг/га;
    • индекс 2 по азоту — 200 кг/га;
  3. Кочанная (зимняя) и савойская капусты (знаменатель — уборка до Рождества, числитель — уборка после Рождества)3Для капусты, уборка которой проводится после Рождества, предусмотрены подкормки 0-75 кг/га азота:
    • индекс 0 по азоту — 300/150 кг/га;
    • индекс 1 по азоту — 250/125 кг/га;
    • индекс 2 по азоту — 200/100 кг/га;
  4. Кочанная (белокочанная, зимняя) капуста для хранения4Для культур прямого посева или рассады на песках и легких суглинках, азот в количестве более 100 кг/га должен быть внесен в подкормку для снижения риска повреждения сеянцев или молодых растений и вносится при посеве или в течение 1 месяца после пересадки. Дополнительная подкормка может потребоваться, особенно на мелких или песчаных почвах, когда количество осадков значительно превышает транспирацию в течение 2 месяцев после внесения основного азота. Подкормка не требуется, если азот вносится перед посевом или в междурядья до 1 месяца после появления всходов или пересадки.:
    • индекс 0 по азоту — 250 кг/га;
    • индекс 1 по азоту — 200 кг/га;
    • индекс 2 по азоту — 150 кг/га;
  5. Кочанная (весенняя) капуста5Полностью выросшая культура может использовать до 400 кг/га азота. Молодым посевам, убранным ранней весной, может потребоваться менее половины этого количества. Внесение удобрений должно осуществляться в подкормках по 100-200 кг/га азота и связано в основном с ростом, но также следует учитывать потенциальный период реализации и погодные условия.:
    • индекс 0 по азоту — 75 кг/га;
    • индекс 1 по азоту — 50 кг/га;
    • индекс 2 по азоту — 25 кг/га;
  6. Кочанная капуста всех типов6Если весенняя капуста следует за культурой, оставляющей значительные остатки, внесение фосфатов следует уменьшить вдвое, калия — на 60 кг/га.:
    • фосфор и калий:
      • индекс 0 по P2O5 или K2O — 200 кг/га или 300 кг/га соответственно;
      • индекс 1 по P2O5 или K2O — 125 кг/га или 250 кг/га соответственно;
      • индекс 2 по P2O5 или K2O — 75 кг/га или 175 кг/га соответственно;
      • индекс 3 по P2O5 или K2O — 50 кг/га или 75 кг/га соответственно;
      • индекс 4 по P2O5 или K2O — 25 кг/га или не требуется соответственно;
      • индекс 5 и более — внесение P2O5 или K2O не требуется;
    • пески и легкие суглинки:
      • индекс 0 по магнию — 90 кг/га;
      • индекс 1 по магнию — 60 кг/га;
      • индекс 2 и более — внесение не требуется;
    • другие почвы:
      • индекс 0 по магнию — 60 кг/га;
      • индекс 1 по магнию — 30 кг/га;
      • индекс 2 и более — внесение не требуется.

Брюква:

  • азот:
    • индекс 0 — 100 кг/га:
    • индекс 1 — 50 кг/га;
    • индекс 2 — не требуется;
  • фосфор (P2O5):
    • индекс 0 — 150 кг/га:
    • индекс 1 — 100 кг/га;
    • индекс 2 — 50 кг/га;
    • индекс 3 — 50 кг/га;
    • индекс 4 — 25 кг/га;
    • индекс 5 и более — не требуется;
  • калий (K2O):
    • индекс 0 — 250 кг/га:
    • индекс 1 — 200 кг/га;
    • индекс 2 — 150 кг/га;
    • индекс 3 — 75 кг/га;
    • индекс 4 и более — не требуется.

Турнепс/репа:

  • азот (знаменатель — ранняя продукция, числитель — основная культура):
    • индекс 0 — 150/100 кг/га:
    • индекс 1 — 100/50 кг/га;
    • индекс 2 — 50 кг/га/не требуется;
  • фосфор (P2O5):
    • индекс 0 — 150 кг/га:
    • индекс 1 — 100 кг/га;
    • индекс 2 — 50 кг/га;
    • индекс 3 — 50 кг/га;
    • индекс 4 — 25 кг/га;
    • индекс 5 и более — не требуется;
  • калий (K2O):
    • индекс 0 — 250 кг/га:
    • индекс 1 — 200 кг/га;
    • индекс 2 — 150 кг/га;
    • индекс 3 — 75 кг/га;
    • индекс 4 и более — не требуется.

Как правило, высокоорганические почвы содержат больше доступного азота, чем минеральные. Следовательно, рекомендуемые нормы должны быть снижены примерно на 10% для торфяных почв.

Применение удобрений

Общие потребности в удобрениях для ряда овощей Brassica приведены ниже. Они подтверждают более конкретные требования, приведенные в других таблицах, указывающие на то, что эти культуры выигрывают от значительного применения основных питательных веществ. Во избежание повреждения корневой системы из-за повышения электропроводности почвы до опасных концентраций рекомендуется вносить азот, в частности, в виде раздельных подкормок, половину которых вносят в семенное ложе или при пересадке, а остаток примерно через 2 недели.

Требования к питательным веществам для некоторых культур Brassica и Raphanus (Siemonsa and Piluek, 1993):

  1. Brassica juncea (листовая горчица):
    • азот — 90-100 кг/га, азот вносится раздельно: половина в качестве подкормки и половина в качестве прикорневой подкормки 2 недели спустя;
    • фосфор (P2O5) — 90 кг/га;
    • калий (K2O) — 90 кг/га;
    • компост — 10 т/га;
  2. Brassica oleracea (цветная капуста и брокколи):
    • NPK зависит от типа почвы, почвенных запасов и ожидаемой урожайности;
    • компост — 20 т/га;
    • подкормки вносятся для стимулирования формирования головок;
  3. Brassica oleracea (китайская листовая капуста):
    • NPK (15-15-15) — 250 кг/га;
    • органический навоз — 10-20 т/га;
  4. Brassica oleracea (кочанная капуста):
    • при плановой урожайности 25 т/га вынос питательных веществ составляет 140 кг/га азота, 40 кг/га фосфора, 180 кг/га;
    • органический навоз или компост — 20-50 т/га;
  5. Brassica rapa (восточная зелень):
    • очень отзывчива на азот (урожайность до 30-50 т/га);
  6. Brassica rapa (Caisin):
    • азот — 60-110 кг/га, азот вносится в виде раздельной подкормки; половина в качестве основного удобрения и половина через 2 недели;
    • фосфор (P2O5) — 40-60 кг/га;
    • калий (K2O) — 80-100 кг/га;
    • компост — 10-15 т/га;
  7. Brassica rapa (пекинская капуста):
    • азот — 120-200 кг/га;
    • фосфор (P2O5) — 40-60 кг/га;
    • калий (K2O) — 70-150 кг/га;
    • компост — 10-15 т/га;
    • растворимое удобрение вносится в виде раздельной подкормки: половина при посадке, а остальное через 10-14 дней;
  8. Brassica rapa (пак-чой):
    • азот — 55-75 кг/га (при посадке);
    • фосфор (P2O5) — 40-80 кг/га (при посадке);
    • калий (K2O) — 80-110 кг/га (при посадке);
    • 55-75 кг/га вносится через 14 дней после посадки;
  9. Raphanus sativus (редис):
    • внесение компоста и достаточного количества NPK перед посевом и N через регулярные промежутки времени после посева.

Избыток азота и калия может снизить приживаемость и повредить корневую систему рассады, особенно на сухих песчаных почвах. Тщательное внесение удобрений в почву перед посевом или пересадкой имеет важное значение. И калий, и фосфор можно вносить за несколько недель до посева или пересадки. Существует опасность того, что азот, внесенный слишком рано в вегетационный период, может быть потерян из-за вымывания.

pH почвы и содержание кальция

Brassica наиболее продуктивны при выращивании на земле с приблизительно нейтральным pH. Идеальным является pH = 6,5 для минеральных почв и pH = 5,8 для органических почв. Это правило следует изменить, если присутствуют почвенные патогены, особенно Plasmodiophora brassicae, возбудитель килы. Кислотность почвы, где присутствует даже очень низкий уровень инфекции, должна быть повышена до pH значения выше 7,0. Культуры Brassica различаются по своей чувствительности к кислой реакции и точке, в которой урожайность начинает снижаться:

  • брюссельская капуста — при рН 5,7;
  • кочанная капуста — при рН 5,4;
  • цветная капуста — при рН 5,6;
  • горчица — при рН 5,4;
  • брюква — при рН 5,4;
  • турнепс/репа — при рН 5,4.

Потребность в извести для кислых почв выражается в т/га молотого известняка или молотого мела. Количество извести, рекомендуемое для почв с одинаковым pH, может варьироваться в зависимости от структуры и содержания органического вещества в почве. Обычно рекомендации направлены на то, чтобы поддерживать на глубине 20 см минеральной почвы рН 6,5, а органической почвы — рН 5,8. Там, где кислотность почвы по профилю колеблется, может потребоваться большее количество извести. Внесение извести свыше 12 т/га должно производиться в несколько отдельных этапов. Известь следует вносить задолго до посева или пересадки. Для изменения кислотности почвы требуется несколько месяцев. Производители крестоцветных, использующие высокоинтенсивные системы, все чаще используют оксид кальция (CaO) в качестве известкового агента. Это имеет то преимущество, что действует очень быстро, чтобы изменить pH, и применяется примерно в одну треть от карбонатных форм. Кроме того, к концу сезона влияние известкования на pH теряется, и это позволяет производителям сажать картофель в следующем году с меньшим риском заражения Spongospora subterranea и Streptomyces scabies, возбудителями мучнистой и обыкновенной парши соответственно.

Обычно овощи Brassica не следует выращивать сразу после известкования на очень кислой почве (pH <5,0). Однако там, где урожай падает из-за небольшой кислотности, можно добиться некоторого улучшения путем подкормки культуры на корню. Это, скорее всего, будет успешным, когда кальций применяется в легко доступных формах, таких как цианамид кальция или нитрат кальция. Следует избегать чрезмерного известкования, когда уровень pH превышает 7,5, особенно на песках, легких суглинках и органических почвах, поскольку это может привести к дефициту микроэлементов, таких как бор и марганец.

Результаты анализа почвы отражают качество использованных методов отбора проб. Образцы должны быть репрезентативными для данной местности и взяты на стандартную глубину, обычно 15 см. Участки, которые значительно различаются по типу почвы, предыдущему урожаю и внесению навоза, удобрений или извести, следует рассматривать как отдельные образцы. Небольшие участки, которые, как известно, значительно отличаются от остальной части поля, должны быть исключены из основных проб и проверены отдельно. Минимум 25 отдельных подвыборок (буровых кернов) будет достаточно для однородной площади.

Точки подвыборки должны выбираться систематически и равномерно распределяться по территории. Обычно это достигается путем следования шаблону «W» и взятия подвыборок вдоль ветвей этого шаблона через равные промежутки времени. Пробы не следует брать вблизи въездов, оврагов или вблизи деревьев и живых изгородей. Поля, используемые для выращивания Brassica, должны подвергаться анализу почвы не реже одного раза в 3 года и чаще, если земля обрабатывается несколько раз в течение одного сезона.

Микроэлементы

В зависимости от типа и рН почвы, чувствительности сельскохозяйственных культур дефицит микроэлементов может привести к значительным потерям урожая. Дефицит микроэлементов оказывает существенное влияние на урожайность, качество и сохранность культур Brassica.

Цветная капуста и брюква чувствительны к дефициту бора, особенно при выращивании на легких почвах с рН >6,5. Борированные удобрения следует использовать регулярно или вносить при посеве или перед пересадкой в количестве 20 кг/га буры (тетрабората натрия) или 10 кг/га SoluborTM.

Дефицит меди встречается реже, но может развиваться на почвах с высоким содержанием органического вещества, песках (особенно мелиорированных пустошах или вересковых пустошах) и перегнойных почвах. Этот недостаток устраняется путем внесения хлорокиси меди или оксида меди в дозе 2 кг/га плюс увлажняющий агент при опрыскивании большим или малым объемом или обработкой почвы 60 кг/га сульфата меди.

Дефицит марганца развивается на почвах, подобных почвам, склонным к дефициту меди, и корректируется опрыскиванием большими или малыми объемами, содержащими 9 кг/га сульфата марганца плюс увлажняющий агент.

Культуры цветной капусты особенно склонны к дефициту молибдена, что вызывает типичные симптомы скручивания листьев с уменьшенной листовой пластиной и заметной главной жилкой. Это состояние связано с кислыми почвами, поэтому pH почвы должен поддерживаться на уровне 6,5-7,5. При необходимости обработки поля должны быть обработаны 300 г/га молибдата натрия или аммония, или проводят полив рассады 0,25 г/л.

Сокращение использования удобрений

Урожаи Brassica редко используют все вносимые питательные вещества, что приводит к тому, что избыток остается в почве и потенциально доступен для вымывания в грунтовые воды и, в конечном итоге, вызывает опасность загрязнения. Общественное беспокойство по поводу использования удобрений приводит к поиску более эффективных средств внесения, которые уменьшают используемые количества и направляют их в корневую зону сельскохозяйственных культур, что приводит к более эффективному использованию без ущерба для урожайности или качества продукции.

Азот получают из нескольких источников, как природных, так и искусственных. Как только азот находится в нитратной форме, он начинает перемещаться в грунтовые воды и способствует загрязнению. Стандарт США предусматривает максимальное содержание нитратного азота в питьевой воде 10 мг/л, а европейское допустимое суточное потребление нитратного азота составляет 3,65 мг/кг массы тела (Anon, 1997). Все овощи, и в частности культуры Brassica, имеют высокую финансовую ценность и интенсивно используются, что требует значительных затрат удобрений, особенно азота и поливной воды. Проблема загрязнения подземных вод может усугубляться, когда производители устанавливают нереалистичные цели по урожайности, а не по качеству, и пытаются добиться их за счет чрезмерного использования удобрений.

Чрезмерное удобрение способствует загрязнению грунтовых вод из-за вымывания, а также является расточительным использованием ресурсов производителем. В Калифорнии, США, исследования баланса азота в овощных культурах еще в 1984 г. (Pratt, 1984) показали, что потери азота при вымывании колеблются от 90 до 260 кг/га, демонстрируя широкий и расточительный диапазон норм внесения удобрений. Внесение азота, как правило, осуществляется в соответствии с известными потребностями сельскохозяйственных культур, в отличие от дефицита, установленного анализом почвы, который используется для других питательных элементов. Следовательно, такой уровень несоответствия между использованием азота производителями неудивителен. Экологические соображения в настоящее время вынуждают производителей искать более эффективное использование азота, чтобы избежать потерь из-за вымывания в грунтовые воды, а в некоторых частях Западной Европы и Северной Америки начинают вводиться установленные законом штрафы.

Формы и источники азота

Аммиачные формы азота, как правило, рекомендуются для культур Brassica из-за их более низкой стоимости и более высокого удержания почвой по сравнению с источниками нитратного азота. Однако в песчаных почвах, которые часто используются для культур Brassica, с ограниченной емкостью катионного обмена такое удержание менее вероятно. Могут быть возможности для использования источников азота с контролируемым высвобождением, которые имеют характеристики относительно быстрого распада. В качестве альтернативы использование органических удобрений может стать более привлекательным, особенно в связи с тем, что городские органические отходы все чаще утилизируются с помощью процедур компостирования отходов.

Долгосрочные полевые испытания в Новой Шотландии, Канада, сравнивали продуктивность нескольких овощных культур при использовании обычных растворимых удобрений и органических компостов (Warman, 2005). Урожайности большинства овощей способствовало применение органических компостов. Однако реакция капустных культур, требовательных к питательным веществам, зависела от сезонных факторов, и в целом растворимые удобрения обеспечивали более высокие урожаи. Поэтому необходима осторожность при определении рекомендаций по органическому производству культур Brassica.

Раздельное внесение удобрений

Традиционно культура Brassica частично удовлетворяла свои потребности в азоте за счет подкормки, в частности, такая культура, как перезимовавшая цветная капуста (Hochmuth, 1992). Внесение гранулированных удобрений, которые разбрасываются, а затем вносятся традиционным способом, первоначально обогащает только очень небольшой объем почвы, окружающей гранулу удобрения. В частности, в случае прямого посева существует задержка перед тем, как корни проростков окажутся в зоне почвы, обогащенной питательными веществами. Эта задержка может привести к краткосрочному дефициту питательных веществ, что приведет к плохому раннему росту и снизит конечный урожай и увеличить время, необходимое для достижения зрелости.

Традиционно эта проблема сводилась к минимуму за счет сохранения высоких остаточных уровней калия и фосфата в почве и внесения избыточных доз азота во время выращивания сельскохозяйственных культур, которые превышали требования для получения оптимальных урожаев. Такие стратегии усугубляют экологические проблемы, связанные с использованием удобрений, и налагают дополнительные финансовые санкции на производителя. Раздельное применение приводит к менее резкому снижению содержания азота в почве. Они также приводят к более эффективному поддержанию содержания азота в почве до уборки урожая (Biemond et al., 1995). В белокочанной капусте раздельное применение азота привело к увеличению общего содержания азота, нитратного азота, фосфора, калия, кальция и магния, которые затем уменьшились по мере увеличения роста растений. Гарднер и Рот (1989) применяли азот для белокочанной и цветной капусты 2-3 раза в неделю, и даже здесь концентрация азота снижалась по мере старения растений. Он снизился с 1,4% на 7-й неделе до 0,5% на 15-й неделе после пересадки. Посевы брокколи (калабрезе) в Германии получают азотные удобрения в диапазоне 300-465 кг N/га. Однако при раздельном внесении при пересадке требовалось всего 80-118 кг/га при условии внесения подкормок в течение 25 дней (Feller and Fink, 2005). Содержание азота в рассаде мало влияло на рост и урожайность, и не было существенной зависимости между содержанием азота в рассаде и временем внесения удобрений.

Существует предположение, что начальное увеличение концентрации питательных веществ вызвано высокой относительной скоростью роста молодых корней и побегов и высоким поглощением молодыми корнями. Во время роста увеличивается количество таких компонентов, как лигнин и полисахариды (целлюлоза, гемицеллюлоза и пектин). Хара и Сонода (1981) показали, что в молодой капусте концентрация общих растворимых углеводов и крахмала увеличивалась в начале роста растений.

Кондиционирование питания

На рост крестоцветных культур прямого посева отрицательно влияют высокие или низкие температуры, а также высокое содержание солей в почве и воде, что приводит к неустойчивому прорастанию, появлению всходов и изменчивости насаждений. Пересадка позволяет более эффективно использовать дорогие гибридные семена F1, обеспечивает однородность посадок на желаемом расстоянии друг от друга, улучшает однородность взрослых растений и, следовательно, приводит к более раннему сбору урожая. Повышение однородности созревания увеличивает процент срезанного урожая и сводит к минимуму количество уборок.

Успешная приживаемость при пересадке зависит от того, переживут ли растения стрессы, связанные с пересадкой, и быстро возобновят рост, часто во враждебной среде. Укоренению способствуют традиционные методы закаливания, использование химикатов, уменьшающих транспирацию, применение регуляторов роста, обрезка или дефолиация листьев, механическое «расчесывание» рассады перед пересадкой и кондиционирование питательных веществ для пересадки.

В США McGrady (1996) показал, что цветную капусту сорта Snow Crown можно проращивать в смеси равных частей торфа и вермикулита с ограниченным запасом питательных веществ. Затем макроэлементы применяли в качестве питательных веществ, кондиционирующих рассаду. Свежая масса сеянцев, площадь листьев и диаметр стеблей увеличивались линейно в ответ на основное воздействие азота и фосфатов. Шок от пересадки, измеряемый количеством пожелтевших листьев, усиливался при самых высоких уровнях внесения азота, но они также стимулировали максимальный последующий рост. Эффекты также зависели от генотипа, так сорт Olympus давал наибольший процент кочанов за один сбор урожая в результате низкого содержания азота.

Шок при пересадке можно определить как сильный некроз, появляющийся на настоящих листьях и поражающий более 50% площади одного листа. Восстановление после пересадочного шока определяется как возобновление роста, о чем свидетельствует увеличение числа листьев и/или диаметра стебля. Эксперименты показали, что кондиционирование рассады цветной капусты питательными веществами полезно для растений, выращенных в засушливом климате, например, в районе Юма в Аризоне, США. Этот метод также может быть успешно применен к культурам, выращиваемым в прохладных умеренных условиях.

Размещение группы

Внесение удобрений под культуры Brassica значительно повышает их эффективность по сравнению с разбросным способом внесения (Everaarts, 1993). Размещение обеспечивает лучшую доступность азотных удобрений либо с более высокой урожайностью, либо с аналогичной урожайностью при меньших затратах ресурсов по сравнению с разбрасыванием. Степень реакции зависит от типа культуры, сезонных условий и системы ведения хозяйства (Everaarts and de Moel, 1995).

В Нидерландах рекомендуемая норма азота составляет 300 кг/га за вычетом минерального азота в слое почвы 0-60 см при посадке. Минимум 50 кг и максимум 250 (минус Nmin) кг/га следует вносить при посадке и 50 кг/га через 6 недель после посадки. Возможно, есть способ уменьшить эту рекомендацию до 225 кг/га, по крайней мере, для песчано-глинистых почв. Дополнительные 25 кг/га могут быть внесены в ситуациях, когда дополнительный азот может быть полезен, например, при выращивании ранних яровых культур, когда минерализация азота в почве медленная. В Великобритании нормы внесения азота для цветной капусты колеблются от 100 до 300 кг/га (Greenwood et al., 1980), и они должны производиться таким же образом, как и в Нидерландах.

На посевах североамериканской брокколи (калабрезе) прямым посевом (Bracy et al., 1995) сравнивались эффекты внесения азотных удобрений перед посевом и подкормки. Сравнение внесения азота в дозах от 134 до 258 кг/га и общего азота в дозах 179-348 кг/га в качестве подкормок выявило незначительное влияние на общую урожайность. Точно так же не было обнаружено различий между разбрасыванием и ленточным внесением удобрений с точки зрения общей урожайности, но была достигнута значительная экономия в использовании питательных веществ.

Стартовое удобрение

В качестве альтернативы можно использовать небольшие объемы жидкого «стартового» удобрения, вносимого рядом с рассадой, когда она поступает в посадочную лунки, что делает удобрение доступным для корней, выходящих из модуля размножения (ячейки). Несколько исследований показали, что этот метод увеличивает скорость ранних фаз роста сельскохозяйственных культур и в конечном итоге выражается в дополнительной урожайности. Такие преимущества были достигнуты даже там, где почва имеет высокое остаточное содержание питательных веществ или где было внесено достаточное количество удобрений в виде разбросанных гранул (Costigan, 1998).

Стартовые удобрения обычно содержат фосфаты аммония, так как оба иона сильно адсорбируются частицами почвы, что приводит к незначительному изменению рС почвы. Использование ионов аммония побуждает корни выделять ионы водорода (H+) вместо ионов бикарбоната (HCO3—), что приводит к подкислению ризосферы и увеличению поглощения фосфатов (Marschner, 1995); применение нитрата кальция имело бы обратный эффект. Однако присутствие избытка аммония может быть вредным, так как снижает поглощение калия, что отрицательно скажется на раннем росте рассады. Следовательно, включение калия в стартовые удобрения выгодно. Однако может быть повреждение саженцев, когда форма калия также высвобождает ионы хлорида, тем самым повышая pC. Использование раствора фосфата калия может облегчить проблему (Stone, 1998). Недавние данные свидетельствуют о том, что стартовые удобрения дают мало преимуществ там, где в почве высокое содержание остаточных фосфатов и калия, но дают возможности для поддержания урожайности там, где эти значения снижаются из-за снижения количества внесения гранулированных удобрений. Это соответствует цели сокращения использования удобрений для минимизации опасности для окружающей среды.

Использование различий в эффективности поглощения питательных веществ разными генотипами

Совсем недавно один из подходов, который был изучен для минимизации поступления азота в культуры Brassica, заключается в использовании сортов, которые более эффективно используют азот. В полевых испытаниях цветной капусты (B. oleracea var. botrytis) в Нидерландах и Германии использовалась оптимальное внесение азота в количестве 250 кг/га, состоящее из содержания неорганического азота в почве (Nmin) и внесенных азотных удобрений, в том числе за счет органических удобрений. Урожайность измеряли по общему количеству сухого вещества и качеству (процент «творога» класса 1). Сорт Морской давал как самый высокий урожай, так и качество, и его можно было считать эффективным по азоту, тогда как другие сорта были либо неэффективными по азоту, либо вели себя непостоянно в разных местах и в разные сезоны. Уменьшение поступления азота увеличило долю рыхлого «творога» и, как предполагается, также способствует стрелкованию. У некоторых неэффективных по азоту сортов «творог» образовывался в виде пуговиц. Ратер и др. (1999) пришли к выводу, что азотоэффективные сорта достигают более высокой способности поглощения за счет большей корневой активности и/или более эффективного использования азота.

Изменение сроков посева или пересадки рассады и геометрии культур

Увеличение плотности популяции растений является полезным методом повышения урожайности и потенциальной прибыли от крестоцветных. Однако для того, чтобы выращивание капусты с высокой плотностью было успешным, применение азота должно увеличиться, чтобы удовлетворить возросшие потребности в питательных веществах. Использование посадок с высокой плотностью имеет определенные недостатки. Урожайность брокколи и цветной капусты на единицу площади обычно увеличивается при большей плотности посадки, но связана с меньшим размером головки. Хотя это может увеличить количество головок и общий урожай, созревание часто задерживается, а качество снижается (Salter and James, 1975).

Примером управления использования ресурсов путем изменения сроков посева или посадки является работа Siomos (1999), которая изучала пак-чой (группа B. rapa L. Chinensis), выращенной под ненагревающейся пластикой мульчей в Греции в течение трех периодов: декабрь/январь; январь/март; и март/май. Только при высоких температурах и освещенности (период 3) повышенная густота растений (10 растений увеличилась до 16,7 растений/м2) повысила урожайность; в этом случае снижалась сырая масса растения, но увеличивалась общая плотность растений. Изменение даты посева и расстояния между растениями мало повлияло на сухое вещество, общее количество растворимых сухих веществ и содержание клетчатки.

Потребности в питательных веществах меняются с изменением плотности посевов и расстояния между ними. На юго-востоке США овощи обычно сажают на приподнятые гряды (Пэриш, 2000), с одинарными или двойными рядами к каждой гряде. Двойные ряды дают более высокую урожайность на единицу площади, но могут быть трудны в обслуживании физически из-за эрозии сторон грядки, вызванной локальными проливными дождями. Гряды также обеспечивают более быстрое и раннее прогревание почвы и позволяют использовать культивацию с механическим управлением, например, рыхление. В некоторых районах гряды способствуют предотвращению переносимых через почву патогенов, таких как P. brassicae, возбудитель болезни кила, поскольку более сухие почвы подавляют распространение первичных зооспор к корневым волоскам растения-хозяина. В районах с умеренным количеством осадков грядковая структура сохраняется, и наибольшую урожайность дают многорядные участки.

Грядки особенно полезны для быстро созревающих крестоцветных, таких как листовая зелень, которая стала популярной как для переработки, так и для продажи в свежем виде, например, горчица (B. juncea), репа (B. rapa) и листовая капуста (группа B. oleracea acephala). Выращивание в шесть рядов на грядках шириной 2 м оказывается очень эффективным и дает более высокие урожаи по сравнению с меньшим количеством рядов на более узких грядках.

При выращивании цветной капусты и брокколи результаты показывают, что с увеличением прямоугольности междурядий, т.е. междурядий, деленных на внутрирядные расстояния, урожайность снижается (Chung, 1982). Это указывает на то, что более выгодно выращивать культуры в форме квадрата, а не прямоугольника (Salter et al., 1984; Sutherland et al., 1989). Модификация плотности популяции растений используется для контроля массы «творога» цветной капусты. В ряде исследований показано, что масса головки уменьшается с увеличением плотности растений (Dufault and Waters, 1985; Singh and Naik, 1991).

В коммерческих целях интервалы существенно различаются в зависимости от местоположения, генотипа и системы содержания. Например, в Европе летние сорта требуют гораздо меньшее расстояние по сравнению с перезимовавшими видами. В Западной Австралии более широкое расстояние является нормой, поэтому междурядье составляет 0,75–0,80 м, а для большинства культурных сортов используется внутри-рядное расстояние 0,40–0,50 м и два ряда цветной капусты на посадочную грядку. Размер полученного «творога» варьируется в пределах от 0,5 до 2,0 кг. Недавние полевые эксперименты в Западной Австралии (Stirling and Lancaster, 2005) показали, что растения, выращенные в четырехрядной конфигурации, давали значительно (P = 0,007) более высокую общую урожайность, чем контрольные растения, выращенные в двухрядной конфигурации (рис.). В четырехрядной конфигурации наблюдалась значимая (P = 0,019) линейная тенденция, при которой урожайность падала на 0,3 т/га на каждые 0,01 м увеличения внутри-рядного расстояния.

Иллюстрация общего и товарного урожая цветной капусты (Brassica oleracea var. botrytis) сорт Summer Love, полученного растениями с расстоянием между ними 0,40, 0,45, 0,50, 0,55 и 0,60 м. *Данные для двурядной культуры. Бары указывают на наименьшую значительную разницу между всеми обработками (5%) = 5,2 (а) и 7,0 (б) (Стирлинг и Ланкастер, 2005).
Иллюстрация общего и товарного урожая цветной капусты (Brassica oleracea var. botrytis) сорт Summer Love, полученного растениями с расстоянием между ними 0,40, 0,45, 0,50, 0,55 и 0,60 м. *Данные для двурядной культуры. Бары указывают на наименьшую значительную разницу между всеми обработками (5%) = 5,2 (а) и 7,0 (б) (Стирлинг и Ланкастер, 2005).

Равномерность созревания «творога» улучшилась при увеличении количества рядов растений на грядке с двух до четырех. Большая часть «творога» с растений, выращенных в четыре ряда, была удалена в первые два урожая, и лишь небольшая часть творога осталась при окончательном сборе урожая. Повышение однородности «творога» выявлено у растений, выращиваемых в четыре ряда, расположенных через 0,40, 0,45 и 0,50 м.

Масса «творога» значительно уменьшилась при изменении конфигурации посева с двух рядов на четыре. В четырехрядной конфигурации наблюдалось значительное линейное влияние расстояния между растениями на массу сырной массы, которое уменьшалось с увеличением плотности растений. Средняя масса творога уменьшалась на 4,1 г на каждые 0,01 м расстояния между растениями. Наблюдалось значительное уменьшение среднего диаметра всех головок, собранных за одну обработку, когда растения выращивали в четыре ряда по сравнению с двумя. Однородность созревания «творога» улучшилась, когда количество рядов на грядку увеличили с двух до четырех. Это важное соображение для производителей цветной капусты, поскольку оно оказывает большое влияние на переменные затраты. Культуры, которые созревают одновременно, требуют меньшего количества уборок, что существенно снижает затраты на рабочую силу и технику.

В Миннесоте, США, популяции цветной капусты увеличились с 24 000 до 72 000 растений/га при постоянной норме азота на уровне 112 или 224 кг N/га, товарная масса «творога» уменьшалась линейно при любой популяции. Увеличение нормы азота до 112 кг/га или выше снизило выбраковку при 24 000 растений/га, но не при популяции 36 000 или выше. Урожайность цветной капусты была оптимальной при 24 000 растений/га и 112 кг азота/га, исходя из таких соображений, как снижение количества выбраковки, удовлетворительный вес «творога» и экономичность рассады (Dufault and Waters, 1985).

Моделирование потребности в питательных веществах

Существенным препятствием для более эффективного использования азотных удобрений производителями Brassica является отсутствие информации о сезонных, почвенных и культурных различиях в поступлении минерального азота из почвы и потребностях культуры в питательных веществах. Значительная часть информации была накоплена для модели WELL_N в Великобритании в попытке исправить эти недостатки.

WELL_N — это удобная компьютерная программа, разработанная Уорикским университетом и садоводческим исследовательским центром в Уэллсборне. В нем представлены рекомендации по удобрениям и рекомендации по использованию азота для ряда крестоцветных, а также адаптированы рекомендации для различных погодных условий, почвенных факторов и методов выращивания на каждом участке. Программный пакет был сравнен с рекомендательными системами на бумажной основе, такими как DEFRA (Министерство окружающей среды, продовольствия и сельского хозяйства, Лондон) Справочник 209 (Рекомендации по удобрениям для сельскохозяйственных и садовых культур) или те, которые основаны на тестировании сока средней жилки (Gardener and Roth, 1989).

Цифровая модель позволяет пользователям вручную выбирать конкретную модель, подходящую для их условий. С этого момента программа может автоматически настроить оптимальную модель для пользователя в конкретных полевых условиях. В полевых испытаниях была создана обширная база данных измерений на основе экспериментов в масштабах фермы, которые проводились в течение двух сезонов на 37 участках по всей Великобритании с различными культурами капусты. База данных была создана для хранения описаний и результатов полевых испытаний и сделала их доступными для будущих исследований и разработок. Оценка на участках выращивания Brassica показала, что рекомендации по удобрениям из WELL_N и Справочника 209 привели к почти одинаковым урожаям. Однако WELL_N давал более точные рекомендации, чем Справочник 209 или сельскохозяйственная практика, тем самым снижая затраты на удобрения и потери с потенциальной пользой для окружающей среды и производителя. Модели, подобные WELL_N , были разработаны в других европейских странах и в Канаде.

Орошение и использование воды

Эффективное управление водными ресурсами является необходимым условием для управления азотом. Вымывание нитратного азота может быть сведено к минимуму путем согласования ирригационных систем с потребностью в эвапотранспирации (ET).

Цветная капуста, например, нуждается в воде в течение всего периода выращивания, но наиболее эффективна в начале образования «творога» (Salter, 1961; Wiebe, 1981). Улучшение качества продукта выше на почвах с более высокой водоудерживающей способностью, но тип почвы оказывает меньшее влияние, чем азотные удобрения (Nilsson, 1980). Увеличение азота со 150 до 300 кг N/га значительно повысило урожайность. Урожайность повысилась при 500 кг N/га. Польские производители вносят до 500 кг N/га при орошении (вероятно, сопровождающемся огромными потерями на вымывание в грунтовые воды и связанным с этим серьезным загрязнением), и это коррелирует с увеличением содержания нитратного азота в «твороге». При таких дозах наблюдалось линейное увеличение содержания нитратного азота в листьях цветной капусты и «твороге» (Kaniszewski and Rumpel, 1998).

Капуста относительно восприимчива к водному стрессу, при этом стадия формирования кочана более чувствительна, чем предшествующие периоды роста (Smittle, 1994). Критические периоды водного стресса приходятся на 3-4 недели до сбора урожая. Урожайность овощных культур, в том числе капусты, снижается при давлении/напряжении влаги в почве более 25 кПа. Культуры, орошаемые при напряжении влаги в почве менее 25 кПа на 10 см, давали самые высокие общие и товарные урожаи. Этот режим требует большего количества воды, но эффективность использования воды аналогична таковой для капусты при поливе 50 и 75 кПа.

Существует несколько методов измерения ET по климатическим данным. В модифицированных методах Пенмана и Дженсена-Хейза для оценки ET для эталонной культуры используются комбинации измерений солнечной радиации, температуры, влажности, скорости ветра и давления пара. Затем требуется коэффициент культуры, чтобы скорректировать значения, полученные для эталонной культуры, чтобы оценить ET культуры, нуждающейся в орошении. Значения коэффициента культуры (ET орошаемой культуры/ET эталонной культуры) умножаются на значения ET, рассчитанные с помощью конкретного метода для оценки ET орошаемой культуры.

Испарение почвы (Ep) включает климатические факторы, влияющие на ET, в одном измерении и используется для планирования орошения на несколько периодов времени. Одно значение культурного фактора (ET/Ep) обычно приводит к чрезмерному орошению на одних фазах роста и дефициту воды на других. Была разработана обобщенная кривая для описания изменений значения фактора культуры в процессе роста культуры, но эта обобщенная кривая не является достаточно точной. Smittle (1994) разработал уравнения регрессии для расчета ежедневных значений коэффициента культуры во время выращивания нескольких овощей и включил эти уравнения для оценки ET на основе данных Ep в модели планирования орошения.

Грив и др. (2001) определили влияние солености и времени водного стресса на концентрацию ионов в листьях в поле. Использование пак-чой (группа B. rapa L. Chinensis), тацои (группа B. rapa L. Narinosa), капусты (группа B. oleracea L. Acephala), кулинарной зелени (группа B. rapa L.) и горчицы (группа B. juncea L., Czerniak), в эксперименте использовались солевые растворы для имитации дренажных вод с высоким содержанием натрия и сульфатов, типичных для долины Сан-Хоакин в Калифорнии, США. На концентрацию минеральных ионов в листьях значительно повлияло увеличение солености поливной воды. Однако стадия, на которой применялось засоление, мало на что повлияла. С увеличением засоления в листьях всех видов снижалось содержание ионов кальция и калия, тогда как содержание ионов натрия и общей серы значительно увеличивалось. Магний также повышался в листьях крестоцветных с увеличением солености; также наблюдалось увеличение содержания ионов хлора. Использование умеренно соленой поливной воды не оказало неблагоприятного влияния на качество урожая, судя по цвету, текстуре и содержанию минеральных питательных веществ в точарной продукции.

Во многих регионах мира вода в настоящее время является самым ценным и дефицитным ресурсом, и эта нехватка будет становиться все острее. Районы интенсивного овощеводства включают части США, т.е. Калифорнию и Флориду; южная Европа, т.е. южная Испания, Португалия, Италия и Греция; и Ближний Восток, т.е. Израиль и Египет. В каждой из этих областей орошение является важным элементом выращивания культур Brassica. Реакция урожайности на использование орошения достигает 200%. Вода, используемая для орошения сельскохозяйственных культур, парков и полей для гольфа, составляет, например, 80% потребления в США. На орошаемое овощеводство приходится 1,9 млн га (7,5% орошаемой площади), а на Аризону, Калифорнию, Флориду, Айдахо, Небраску, Орегон, Техас, штат Вашингтон и Висконсин приходится 80% этого производства.

Первоначально орошение осуществлялось через поверхностные и фильтрационные системы, и в настоящее время они используются на 45% сельскохозяйственных культур с эффективностью использования воды 33%. Спринклерные или подвесные системы были разработаны в 1940-х годах. В настоящее время они используются на 50% орошаемых земель с эффективностью использования воды 75%. С конца 1960-х годов было разработано микроорошение с использованием капельных или струйных методов. В настоящее время они используются только для 5% полевых овощей в США, но, вероятно, это число значительно возрастет, поскольку эффективность использования воды ими составляет от 90 до 95% (Locascio, 2005). По мере того, как вода становится все более дефицитной и дорогой, все большее значение приобретают методы, повышающие эффективность ее использования.

Во всем мире производители, использующие воду для орошения, будут вынуждены столкнуться с проблемами уменьшения доступности воды и увеличения засоления при орошении, с последствиями для качества овощей. Потребитель все больше осознает риски для здоровья, связанные с содержанием нитратного азота, особенно в листовых овощах, большую часть которых составляют крестоцветные. Одним из вариантов внутрихозяйственного управления является повторное использование стоков сельскохозяйственных дренажей. Эта стратегия особенно привлекательна, потому что сохраняется значительное количество воды хорошего качества, а также потому, что объемы дренажных вод, которые в конечном итоге необходимо утилизировать, существенно сокращаются (Sorenson, 2000).

В предлагаемой системе повторного использования дренажных вод, предложенной для долины Сан-Хоакин в Калифорнии, США, отдельные культуры будут выращиваться и орошаться последовательно, начиная с очень неустойчивых к соли видов. Дренажные стоки этих культур будут использоваться для орошения культур с более высокой солеустойчивостью. На каждом этапе последовательности дренажная вода становится все более соленой. Состав дренажных сточных вод в этом регионе обычно представляет собой смесь солей с преобладанием натрия > сульфата > хлорида > магния > кальция в указанном порядке.

Представители семейства Brassicaceae относительно устойчивы к засолению. Однако даже для этих культур аномально высокие уровни засоления серьезно ограничивают рост растений. Крайне важно, чтобы капуста могла образовывать мощную корневую систему. Это требует достаточного количества кислорода параллельно с адекватным водоснабжением. Милаварапу и др. (2005) определили важность рыхления почвы, которое обеспечивает адекватную аэрацию почвы для кольраби (B. oleracea var. acephala) в юго-восточных штатах США.

Листовые овощи являются основным источником минеральных питательных веществ для рациона человека. В многочисленных таблицах состава пищевых продуктов перечислены основные компоненты овощей и приведены значения преобладающих минеральных ионов. Эти значения являются приблизительными, поскольку данные основаны на ограниченном количестве образцов и варьируются в зависимости от биологических факторов и факторов окружающей среды, таких как зрелость, аналитические процедуры и обработка. Кроме того, доступность, поглощение и распределение минеральных ионов внутри растения контролируются многочисленными факторами окружающей среды, включая концентрацию и состав растворенных веществ в почвенном растворе. В условиях засоления взаимодействие минеральных ионов во внешней питательной среде может повлиять на внутренние потребности в элементах, необходимых для роста и развития растений. Эти дисбалансы часто влияют на рост и питание урожая, что, в свою очередь, может повлиять на качество урожая с точки зрения цвета, текстуры и питательной ценности.

Кальций играет жизненно важную пищевую и физиологическую роль в метаболизме растений. В условиях засоления дисбаланс ионов в субстрате или растении может отрицательно сказаться на питании кальцием. Уровни кальция в субстрате, достаточные для потребностей растений в незасоленных условиях, могут быть недостаточными для питания и ограничивать рост, когда растение подвергается солевому стрессу. На кальциевый статус растения сильно влияет ионный состав внешней среды, в том числе присутствие других засоление ионов в субстрате может снизить активность кальция и ограничить доступность кальция для растения. Катионы, такие как натрий и магний, могут нарушать усвоение, поглощение и транспорт кальция. Концентрация кальция в листьях всех овощей имеет тенденцию к снижению по мере увеличения солености, несмотря на наличие дополнительных количеств кальция в почве. Дефицит кальция, вызванный соленостью, может привести к физиологическим нарушениям у овощей семейства капустных, таким как ожог внутренних кончиков, побурение и некроз внутренних листьев.

В условиях солевого стресса поддержание адекватного уровня калия имеет важное значение для выживания растений. Высокие уровни внешнего натрия не только мешают усвоению калия через корни, но также могут нарушать целостность корневых мембран и изменять селективность корневой системы в отношении калия по сравнению с натрием.

Общее содержание серы в листьях всех овощей семейства крестоцветных увеличивалось по мере повышения содержания сульфатов. Капустные являются особенно активными накопителями серы. Представители семейства Brassicaceae входят в число 15 семейств растений, биосинтезирующих значительное количество богатых серой глюкозинолатов. Гидролиз этих соединений дает «горчичное масло», придающее этим овощам характерный пряный вкус. Увеличение общего накопления серы в ответ на орошение умеренно соленой водой с преобладанием серы может улучшить вкус, принести пользу для здоровья человека и повысить приемлемость капустных овощей для потребителя.

Литература

Vegetable brassicas and related crucifers. Geoffrey R Dixon. Centre for Horticulture and Landscape, School of Biological Sciences, University of Reading, UK. 2006.

×
Русфонд