M.V. Lomonosov Northern (Arctic) Federal University
Moscow, Russian Federation
The objective of research is to develop a nutrition system for Arctic brake. The paper presents the results of research on growing Arctic brake (Rubus arcticus L.) on acidic light sod-podzolic soils in the natural and climatic conditions of the Kostroma Region. Two soil fertilization options were used: 1) azophoska 400 kg/ha (N60P60K60 as the main fertilizer + N30P30K30 top dressing); 2) the developed nutrition system, including the main organomineral fertilizer containing humic substances and bacterial spores (Bacillus subtillis, Bacillus mucilaginosus) and 3 top dressings with solutions of the mineral fertilizer Akvarin in May, June and September (10 %, 6 and 3 %, respectively). Local application of organomineral fertilizers at a dose of 500 kg/ha with 3 additional feedings of water-soluble mineral fertilizers of the Akvarin brand containing macro- and microelements has a beneficial effect on increasing the microbiological activity of the soil, ammonifiers by 25.8 %, phosphate-mobilizing bacteria by 39.1 %, its agrochemical indicators, inclu¬ding the content of organic matter by 0.4 %, mobile phosphorus and exchangeable potassium by 7.6–12.4 mg/kg, the survival rate of R. arcticus plants, the formation of the bush habitus, with the additional formation of partial shoots by 35 pcs/bush, the physiological activity of plants, expressed in an increase in the productivity of photosynthesis by 38 % and a significant increase in the yield of berries to 53.2 g/m2 (by 47.6 %). Expanding the possibility of forming R. arcticus plantations on acidic sod-podzolic soils will increase the occupancy rate of fallow soils and put them into operation. Production of berry products in the Kostroma Region as an ecologically safe region will provide enterprises engaged in the preparation of baby and dietary food with high-quality medicinal raw materials.
Arctic brake, organomineral fertilizers, mineral fertilizers, microbiological activity of the soil, agrochemical indicators of the soil, physiological activity of plants, berry yield
Введение. Интерес к различным видам растений, которые используют в декоративных, пищевых и даже целебных целях, в т. ч. и к культуре княженики арктической (Rubus arcticus L.), ежегодно возрастает как среди ученых, так и у специалистов-практиков. Многие исследователи отмечают, что ягоды княженики, наряду с выраженными вкусовыми качествами, обладают и целебными свойствами. Княженика – многолетнее травянистое растение, имеющее надземные побеги высотой 15–25 см, прямостоячий трехгранный стебель с чешуйками у основания. Листья тройчатые, морщинистые, зубчики края листочков острые, цветок обоеполый, один очный, плод – сборная костянка [1–3].
Возможность выращивать княженику на кислых, мало используемых в сельском хозяйстве почвах позволяет расширить набор возделываемых культур и получать высокий экономический доход. Как свидетельствуют некоторые авторы, экономический эффект от княженики в 5 раз выше, чем от малины, и в 6 раз превышает доходы от выращивания земляники [4–7]. Однако, несмотря на неприхотливость культуры княженики к условиям выращивания, сбор ягод в большой степени зависит от уровня прихода питательных элементов к растениям во время вегетации.
Известно, что в почвах с высокой кислотностью многие элементы слабо удерживаются в растворе в доступной для растений форме, в связи с чем для подкормки применяют минеральные удобрения [8, 9]. При этом их эффективность составляет только 30–40 %. Применение органоминеральных удобрений может способствовать пролонгированному поступлению элементов питания в почвенный раствор и препятствовать их потерям.
Цель исследований – разработка системы питания для княженики арктической.
Объекты и методы. Исследования по выращиванию княженики арктической проводились в период 2019–2023 гг. в лабораторных условиях и в полевых условиях – в Костромском районе Костромской области, на кислых (рНKCl – 4,3) дерново-подзолистых почвах с содержанием органического вещества 1,6 %, подвижного фосфора – 98 мг/кг, обменного калия – 65 мг/кг.
Климат Костромской области можно охарактеризовать как умеренно континентальный, с коротким сравнительно теплым летом, продолжительной холодной и многоснежной зимой. Регион преимущественно находится под воздействием масс воздуха умеренных широт, переносимых господствующими юго-западными ветрами. Продолжительность периода со среднесуточной температурой выше 10 °C составляет 120–130 дней. Сумма положительных температур за этот период на территории области колеблется от 1700 до 1900 °C. Безморозный период длится около 112 дней, а холодный – 160 дней. Весенние заморозки на открытых местах прекращаются в среднем 10–20 мая, а осенние начинаются в 3-й декаде сентября [10]. Метеорологические наблюдения в период исследований были в пределах среднемноголетних.
В качестве объекта исследований рассматривали растения княженики арктической (Rubus arcticus L.) сорта Галина [3]. В качестве посадочного материала использовали черенковые саженцы с длиной побега 3,1–3,3 см, количество листьев на побеге составляло 3,0 шт. со средней длиной 2,1 см. Саженцы высадили 19.05.2021 г. Схема посадки – 30 × 100 см.
Заложили два варианта опыта:
- контроль – азофоска 400 кг/га (N60P60K60 – как основное удобрение с заделкой в почву + 2 подкормки N30P30K30 – вразброс);
- система питания:
- основное удобрение ОМУ (гуминовые вещества – 10,5 %; N13P9K4Mg0,5Cu0,2Zn0,25Fe0,03Mn0,5 + Bacillus subtillis 700 тыс. КОЕ/г, Bacillus mucilagenosus 300 тыс. КОЕ/г) – 500 кг/га вносили локально при высадке саженцев (20 г/шт.);
- 1-я подкормка (май) – Акварин 10 % (N20P5K10Mg1,5S8,4 Cu(ЭДТА)0,01 Zn(ЭДТА)0,014 Fe(ДТПА)0,054 Mn(ЭДТА)0,04; Mo0,004 B0,02) – 3кг/га;
- 2-я подкормка (июнь) – Акварин 6 % (N15P5K30Mg1,7S1,5 Cu(ЭДТА)0,01 Zn(ЭДТА)0,014 Fe(ДТПА)0,054 Mn(ЭДТА)0,04; Mo0,004 B0,02) – 3кг/га;
- 3-я подкормка (сентябрь) – Акварин 3 % (N3P11K35Mg4,0S9,0 Cu (ЭДТА)0,01 Zn(ЭДТА)0,014 Fe(ДТПА)0,054 Mn(ЭДТА)0,04; Mo0,004 B0,02) – 3кг/га.
Минеральные удобрения вносили при посадке вразброс с заделкой в почву, ОМУ вносили локально по 20 г в лунку.
Исследования проводили в соответствии с общепринятыми методиками [11–13]. Анализ агрохимических образцов почвы и растительного материала проводили в лаборатории массовых анализов ГСАС «Костромская» с использованием государственных стандартов: ГОСТ 26483 (рН солевой вытяжки); ГОСТ Р 54650, п. 9.2, п. 9.3 (подвижный фосфор и подвижный калий по методу Кирсанова); ГОСТ 26951 (азот нитратов); ГОСТ 26213 (органическое вещество). Статистическую обработку полученных экспериментальных данных проводили с использованием программы MS Excel.
Результаты и их обсуждение. В первый месяц выращивания растения княженики росли и развивались очень медленно, хотя погодные условия благоприятствовали – было тепло (18–20 °С днем и 6–10 °С ночью). Приживаемость растений составила 94 % в обоих вариантах удобрений. Наиболее активно развитие растений началось в середине июня и продолжалось до сентября. Микробиологическая активность почвы способствовала переводу сложных соединений в доступную для растений форму, тем самым улучшая их условия питания. Особенно отличалась высокая численность фосфорных бактерий, которая превышала на 122 тыс. КОЕ/г данные контрольного варианта (табл. 1, рис. 1).
Содержание элементов питания в почве разных вариантов отличалось по накоплению органического вещества, калия и подвижного фосфора, которое было выше на 0,4 % (2,4 и 7,6 мг/кг соответственно), чем в варианте с применением системы питания (табл. 2).
В растениях, выращенных на системе питания, накопление микроэлементов было значительно выше, исключение составил только показатель по марганцу, содержание которого снизилось на 16 мг/кг (табл. 3).
Хорошо обеспеченные элементами питания растения княженики отличались высокой физиологической активностью. Хотя содержание хлорофилла в растениях с применением системы питания было ниже на 0,26 мг/г, продуктивность фотосинтеза достигала 0,343 мгС/дм2, что на 127 мг выше контрольных показателей (табл. 4).
Таблица 1
Численность физиологически ценных групп микроорганизмов почвы
|
Численность групп микроорганизмов, тыс. КОЕ/г |
Контроль (азофоска 400кг/га + подкормка N30P30K30) |
Система питания |
|
Аммонификаторы (МПА) |
1 950,0 |
2 300,0 |
|
Фосфатмобилизующие (ГАА) |
183,0 |
305,0 |
|
Азотфиксаторы (среда Эшби) |
220,0 |
218,0 |
|
|
|
а
|
|
|
|
б |
Рис. 1. Результаты посева почвенной микрофлоры на твердые питательные среды
(слева направо): МПА(мясо-пептонный агар), ГАА (глюкозо-аспарагиновый агар), среда Эшби:
а – контроль; б – система питания
Таблица 2
Содержание элементов питания в почве
|
Показатель |
Контроль (азофоска 400 кг/га + подкормка N30P30K30) |
Система питания |
|
Нитраты, мг/кг |
< 2,5 |
|
|
Органическое вещество, % |
1,3 |
1,7 |
|
Фосфор, мг/кг |
102,2 |
109,8 |
|
Калий, мг/кг |
81,4 |
93,8 |
|
рН солевой вытяжки |
4,3 |
|
Таблица 3
Содержание элементов питания в растениях княженики, мг/кг
|
Вариант |
Р |
К |
Mg |
Ca |
Cu |
Fe |
Mn |
B |
|
Контроль (азофоска 400 кг/га + подкормка N30P30K30) |
1520 |
11678 |
3824 |
3044 |
4,9 |
21,0 |
986 |
22,31 |
|
Система питания |
2356 |
11964 |
4248 |
3241 |
6,7 |
23,4 |
970 |
40,7 |
Таблица 4
Физиологические показатели растений княженики
|
Показатель |
Вариант |
|
|
Контроль (азофоска 400 кг/га + подкормка N30P30K30) |
Система питания |
|
|
Содержание хлорофилла, мг/г |
0,298 |
0,272 |
|
Содержание каротина, мг/г |
0,019 |
0,058 |
|
Продуктивность фотосинтеза, мг С/дм2 |
0,216 |
0,343 |
|
ККС, % |
6,3 |
9,9 |
|
ПОД, кПа |
518,0 |
836,7 |
|
Потеря воды, %/ч |
5,4 |
3,7 |
Растения княженики очень плохо переносят недостаток влаги. Оптимальное потенциальное осмотическое давление (ПОД) в клетках тканей растений развивается при концентрации клеточного сока (ККС) на уровне 9–14 % и составляет 700–1220 кПа. Изменяя обмен веществ, недостаток воды может влиять и на продуктивность культуры, и на вкусовые качества плодов [14]. При высокой концентрации клеточного сока растений, выращенных с использованием системы питания (9,9 %), потенциальное осмотическое давление составило 836,7 кПа, а потеря воды снизилась на 1,7 %, что свидетельствует о благоприятном водном режиме растений княженики.
В конце 1-го года вегетации растения существенно различались по вариантам (табл. 5).
К осени в варианте с применением системы питания сформировались растения с числом побегов 18,7 шт/растение и длиной 5,6 см, что существенно выше относительно контрольных (рис. 2).
Таблица 5
Биометрические показатели растений княженики в 1-й год вегетации
|
Вариант |
Кол-во парциальных побегов, шт. |
Длина побега, см |
Длина среднего листа, см |
|
Контроль (азофоска 400 кг/га + подкормка N30P30K30) |
11,4 |
3,8 |
2,4 |
|
Система питания |
18,7 |
5,6 |
3,3 |
|
НСР05 |
6,23 |
1,14 |
0,78 |
Рис. 2. Внешний вид растений княженики: а – система питания; б – контроль
Во второй и третий годы вегетации растения развивались достаточно активно, рядки сомкнулись. Цветение (40 % в контроле и 55 % в опыте с системой питания) и плодоношение во 2-й год было незначительное, а на 3-й год число побегов, длина побега и среднего листа растений княженики достоверно положительно отличалась от контрольных показателей. Во второй год растения княженики, выращенные с использованием системы питания, сформировали кусты с диаметром в 1,7 раза больше контрольных. Значительно выше было количество побегов, плодов и масса ягоды. В третий год количество побегов существенно возросло у растений на системе питания и составило 72,5 шт. Количество ягод увеличилось на 3,7 шт., а масса ягод прибавилась несущественно и колебалась на уровне 1,40–1,52 г (табл. 6, рис. 3).
Таблица 6
Биометрические данные растений княженики во 2-й и 3-й годы вегетации
|
Вариант |
Год вегетации |
Диаметр куста, см |
Количество парциальных побегов, шт. |
Кол-во ягод, шт/куст |
Средняя масса ягоды, г |
|
Контроль (азофоска 400 кг/га + подкормка N30P30K30) |
2-й |
31,6 × 24,0 |
18,3 |
7,9 |
1,42 |
|
3-й |
49,0 |
10,3 |
1,40 |
||
|
Система питания |
2-й |
54,3 × 47,1 |
24,9 |
11,3 |
1,46 |
|
3-й |
72,5 |
14,0 |
1,52 |
||
|
НСР05 |
2-й |
– |
3,46 |
2,06 |
0,09 |
|
3-й |
18,22 |
3,12 |
0,14 |
|
|
|
|
а |
б |
Рис. 3. Внешний вид куста княженики (осень, 2-й год выращивания):
а – контроль; б – система питания
Урожайность и качественные показатели ягод княженики арктической были выше у растений, выращенных с использованием системы питания. На 3-й год было собрано ягод 53,2 г/м2, что на 32,3 % больше, чем в контрольном варианте (табл. 7).
Отмечено, что содержание витамина С увеличилось на 3,3 % и составило 23,98 мг%.
Таблица 7
Урожайность ягод княженики арктической (2-й/3-й год) и показатели качества (3-й год)
|
Вариант |
Урожайность ягод, г/м2 |
Сухое вещество, % |
Общая кислотность, % |
Содержание витамина С, мг/% |
|
Контроль (азофоска 400 кг/га + подкормка N30P30K30) |
28,05/36,04 |
10,1 |
2,74 |
23,20 |
|
Система питания |
41,25/53,20 |
10,3 |
2,72 |
23,98 |
|
НСР05 |
12,70/16,05 |
– |
– |
– |
Заключение. По результатам проведенных исследований установлено, что кислые дерново-подзолистые почвы могут быть использованы для выращивания княженики арктической (сорт Галина) с использованием разработанной системы питания, которая включает основное удобрение ОМУ, содержащее гуминовые вещества и споры бактерий (Bacillus subtillis, Bacillus mucilaginosus) и 3 подкормки растворами минеральных удобрений Акварин – в мае (10 %), в июне (6 %) и в сентябре (3 %). При этом отмечена прибавка урожая ягод более чем на 47 %, с высокими показателями качества.
1. Ragnar M., Rytkonen P., Hedh J. Åkerbär. Sweden: Black Island Books, 2017. 169 p.
2. Ivanova T.N., Putinceva L.F. Lesnaya kladovaya. Tula: Priok. kn. izd-vo, 1993. 351 s.
3. Makarov S.S., Tyak G.V. Knyazhenika obyk-novennaya (Rubus arcticus L.): razrabotka metodiki provedeniya ispytanij na otlichimost', odnorodnost' i stabil'nost' // Vestnik Kurskoj GSHA. 2023. № 7. S. 79–85.
4. Teoriya i praktika razmnozheniya i plantacion-nogo vyraschivaniya lesnyh yagodnyh rastenij Rubus arcticus L., Oxycoccus palu¬stris Pers i Vaccinium angustifolium Ait.: monografiya / S.S. Makarov [i dr.]. Karavaevo: Kostromskaya GSHA, 2021. 394 s.
5. Povyshenie `effektivnosti mnogocelevogo lesopol'zovaniya na vyrabotannyh torfyanikah / S.S. Makarov [i dr.] // IVUZ. Lesnoj zhurnal. 2022. № 3. S. 91–102. DOI:https://doi.org/10.37482/0536-1036-2022-3-91-102.
6. Osobennosti klonal'nogo mikrorazmnozheniya knyazheniki arkticheskoj na `etapah ukorene-niya in vitro i adaptacii k nesteril'nym usloviyam / S.S. Makarov [i dr.] // Vestnik Buryatskoj GSHA im. V.R. Filippova. 2022. № 4 (69). S. 117–124. DOI:https://doi.org/10.34655/bgsha. 2022.69.4.015.
7. Description of Three New Arctic Bramble Cultivars and Proposal for Cultivar Identification / H. Pirinen [et al.] // Agricultural and Food Scie¬nce in Finland. 1998. Vol. 7. № 4. P. 455–468.
8. Tyak G.V., Kurlovich L.E., Tyak A.V. Biologi-cheskaya rekul'tivaciya vyrabotannyh torfyani-kov putem sozdaniya posadok lesnyh yagod-nyh rastenij // Vestnik Kazanskogo gosudarst-vennogo agrarnogo universiteta. 2016. T. 11, № 2. S. 43–46. DOI: 10.12737/ 20633.
9. Tyak G.V., Kurlovich L.E., Tyak A.V. Ocenka rosta i razvitiya knyazheniki arkticheskoj (Rubus arcticus L.) pri ispol'zovanii mine-ral'nyh udobrenij [`Elektron. resurs] // Lesoho-zyajstvennaya informaciya. 2020. № 1. S. 85–91. DOI:https://doi.org/10.24419/LHI.2304-3083.2020.1.09. URL: http://lhi.vniilm.ru (data obrascheniya: 21.03.2023).
10. Agroklimaticheskij spravochnik Kostromskoj oblasti / Gl. upr. gidrometeorol. sluzhby pri Sovete Ministrov SSSR; Verhne-Volzh. upr. gidrometeorol. sluzhby; Gor'k. gidrometeorol. observatoriya. L.: Gidrometeoizdat, 1961. 168 s.
11. Dospehov B.A. Metodika polevogo opyta (s osnovami statisticheskoj obrabotki rezul'ta-tov issledovanij). Izd. 6-e. M.: Al'yans, 2011. 350 s.
12. Praktikum po fiziologii rastenij / sost. N.N. Tret'yakov, T.V. Karnauhova, L.A. Panich¬kin. Izd. 3-e, pererab. i dop. M.: Agropromizdat, 1990. 272 s.
13. S`egi J. Metody pochvennoj mikrobiologii / per. s veng. I.F. Kurennogo; pod red. G.S. Murom-ceva. M.: Kolos, 1983. 296 s.
14. Polevoj V.V. Fiziologiya rastenij: uchebnik. M.: Vyssh. shk., 1989. 464 s.
