Выращивание томатов методом малообъемной гидропоники: влияние различных субстратов на экономическую эффективность

В статье приведены результаты исследовании по выращиванию томатов гибрида Lilos F1 на субстратах из торфа (контрольный вариант) и древесных опилок (ДО) и рисовой шелухи (РШ) в различных соотношениях (ДО 100%; РШ 100%; ДО:РШ 50:50; ДО:РШ 75:25 и ДО:РШ 25:75)

За последнее десятилетие наиболее широкое распространение в мире получила технология малообъемного выращивания овощных культур, использующая либо инертный органический, либо неорганический субстрат путем подпитки питательными растворами через систему капельного орошения. Эта технология позволяет значительно повысить экономическую эффективность производства продукции, как за счет повышения урожайности, так и вследствие значительной экономии ресурсов. Применение малообъемной технологии позволяет значительно снизить расхода воды и удобрений, улучшить экологию, за счет контролируемого дренажного стока и отказа от применения химической защиты растений от вредителей и болезней. При этом достигаются экологическая чистота, высокие вкусовые качества и прекрасный товарный вид продукции, что позволяет выращивать овощи класса «Premium» - наивысшей категории качества и экологической безопасности [Бентли М. (1965) Промышленная гидропоника. Пер. с англ. Москва. Изд-во Колос. С.6-7.].

Успешное выращивание растений малообъемным способом во многом зависит от подбора субстрата и составных его компонентов. Субстрат, который можно считать наиболее универсальным, гарантирующим успешность культивирования и высокое качество посадочного материала выделить трудно. На сегодняшний день испытано около двух десятков субстратов, используемых для выращивания овощных культур в теплице: органические (торф, кокосовое волокно, древесная кора и древесные опилки и др.)  и неорганические (минеральная вата, перлит, вермикулит, цеолит и др.). Каждый субстрат имеет свои специфические физические и химические свойства, которые необходимо учитывать при выборе для успешного выращивания растений. Кроме свойств, при выборе субстрата также обращают внимание на его доступность, цену, экономическую эффективность, срок использования и возможность утилизации [Gruda N. (2009) Do soilless culture systems have an influence on product quality of vegetables. Journal of Applied Botany and Food Quality. 2009. Vol.82. Р.141 – 147.].

Большое разнообразие субстратов, применяемых в рамках данной технологии, предполагает, что при выращивании тепличных томатов в разных регионах могут быть использованы субстраты, приготовленные из местного сырья. 

В настоящее время определенный накоплен достаточно большой опыт применения в качестве субстрата для малообъемного выращивания томатов древесных опилок [Полезная модель. 031403 РК. (2016). Способ выращивания томатов на древесных опилках в малообъемном варианте. Дямуршаева Э.Б. и др. Заявитель и патентообладатель Кызылординский государственный универстиет им. Коркыт Ата. Опубл.15.08.2016. Бюл.№9.], а в некоторых среднеазиатских республиках СНГ активно ведутся испытания субстратов из рисовой шелухи [Полезная модель. 031402 РК. (2016). Способ выращивания томатов на древесных опилках в малообъемном варианте. Дямуршаева Э.Б. и др. Заявитель и патентообладатель Кызылординский государственный университет им. Коркыт Ата. Опубл.15.08.2016. Бюл.№9.]. Использование субстрата на основе этих материалов позволяет сохранить  все положительные свойства малообъемной гидропоники и получать высокий урожай качественных и экологически безопасных плодов томатов. Но для более широкого внедрения этих материалов необходима разработка технологии применения для конкретной культуры и региональных условий.

Справка. На сегодняшний день малообъемная гидропоника – это наиболее интенсивная система культивирования овощных растений в теплице, эффективно использующая все ресурсы для максимизации урожайности и наиболее интенсивная форма сельскохозяйственных предприятий для товарного производства тепличных овощей. Кроме того, это идеальный способ выращивания овощей в регионах с засушливым климатом, малоплодородными почвами и дефицитом воды для орошения.

Материалы и методы исследований. Экспериментальные исследования выполнялись на базе тепличного хозяйства  КУ им. Коркыт Ата с использованием общепринятых методик для овощеводстве защищенного грунта [Литвинова С.С. (2011). Методика полевого опыта в овощеводстве. Москва. Изд-во РАСХ. 636 с.].

Для проведения испытаний был выбран индетерминантный гибрид Lilos F1, который показал хорошие результаты по урожайности в предыдущих исследованиях, проводимых в условиях данного региона. Гибрид выращивали в условиях продленной культуры со сроком посева семян 1 августа и высадкой в субстрат 15 сентября на следующих субстратах: торф (контроль), древесные опилки (ДО), рисовая шелуха (РШ), ДО:РШ 50:50, ДО:РШ 75:25,ДО:РШ 25:75. Повторность опыта - трехкратная, размещение рендомизированное.

Подготовленные субстраты помещали в полиэтиленовые мешки  объемом 30 л и размещали на стеллажах в теплице.  Рассаду томатов  выращивали в горшках диаметром 10 см с торфяным субстратом, нормализованный по кислотности (рН5,5-6,0) и содержащий необходимое количество макро- и микроэлементов.  В фазе 4 листьев рассаду выставляли в теплицу, а в фазе 8-9 листьев соединяли с субстратом, предварительно увлажненным через систему капельного орошения сбалансированным питательным раствором с Е.С - 3,0-3,5 до полного насыщения.  Густота стояния растений 2,3 шт/м², формирование растений в один стебель с приспусканием и укладкой на стеллаже.

Для полива и питания растений использовали питательный раствор следующего состава:  (в ppm): до плодоношения N -107, P -114, K -114, Ca -38, Mg -20, Fe -0,25, Cu -0,018, Mo -0,004, Mn -0,15, Zn -0,012,B -0,034; в период плодоношения N -200, P -55, K -300, Ca -200, Mg -55, Fe -3,0, Cu -0,50, Mo -0,12, Mn -0,12, Zn -0,20,B -0,90, с концентрацией ЕС - 1,2 - 2,7 mS/см, рН - 5,5 - 6,5. Подачу питательного раствора осуществляли через систему капельного орошения каждый час с 7.00 до 17.00 таким образом, чтобы объем дренажного раствора в день составлял не менее 30%.

Учет урожая томатов проводили при каждом сборе урожая 2-3 раза в неделю. Математическую обработку данных по урожайности проводили методом дисперсионного анализа [Доспехов Б.А. (2011). Методика полевого опыта с основами статистической обработки результатов исследований. Москва. 250 с.] с использованием программы Excel в среде операционной системы Microsoft Windows.

Результаты. Из всех фаз роста и развития растений томата вид субстрата мог повлиять только на срок наступления фазы плодоношения, поскольку для выращивания рассады во всех вариантах использовали один и то же субстрат (торф с перлитом) и растения  высаживалась в различные субстраты  в фазе цветения первой кисти.  Фенологических наблюдения показали, что плодоношение гибрида Lilos F1 наступало на 2 дня раньше при выращивании на торфяном субстрате и на композиционном субстрате  с преобладанием древесных опилок ( ДО:РШ=75:25). Позднее всего растения начинали плодоносить при выращивании на однокомпонентном субстрате из рисовой шелухи (рисунок 1).

Анализ результатов урожайности плодов гибрида Lilos F1 (таблица 1) показал, что наибольший ранний и общий урожай формировался при выращивании на торфяном субстрате и на композиционном субстрате ДО:РШ 75:25 (таблица 1).

Величина раннего урожая в этих вариантах составляла соответственно  2,18 и 2,15 кг/м² определялась сроком начала плодоношения, поскольку растения, которые расли на этих субстратах начинали плодоносить на 2 дня раньше.

Как показала биометрия урожая, его величина определялась двумя показателями: количеством сформировавшихся плодов и их массой.   Наибольшая общая урожайность плодов томата 25,54 кг/м² была получена при выращивании на торфяном субстрате (контроль),  где формировалось  наибольшее количество плодов - 105 с наибольшей массой 105,8  г. На композиционном субстратах ДО:РШ 75:25; 50:50 и 25:75 количество сформировавшихся плодов было одинаковым 112, а урожайность  определялась их массой 105,3; 104,6 и 103,6 соответственно. Т.о. наибольшая урожайность была получена на субстрате ДО:РШ 75:25 - 24,70 кг/м². На однокомпонентных субстратах из древесных опилок и рисовой шелухи плоды имели наименьшую массу, которая и определила их наименьший урожай из всех  вариантов 24,45 и 24,03 кг/м² соответственно.

Дисперсионный анализ подтвердил достоверность полученных результатов  (Fф  > F05 = 24,12 > 3,59) и незначимые  отличия продуктивности растений томата, выращенных на композиционных субстратах ДО:РШ 75:25 и ДО:РШ 50:50 по сравнению с контрольным вариантом.

Установлено, что использование субстратов  на основе древесных опилок и рисовой шелухи для малообъемного выращивания позволяет  сохранить  все положительные свойства технологии и получать высокий урожай качественных плодов томатов.

Расчет экономической эффективности малообъемного культивирования томата на различных субстратах показал, что на уровень рентабельности производства оказала влияние не столько урожайность, сколько стоимость субстрата. Поскольку регион не располагает природными запасами органических субстратов, при использовании торфа в качестве субстрата  его приходится закупать в странах СНГ, что значительно влияет на себестоимость продукции. Использование же в качестве субстратов отходов перерабатывающих производств таких как, древесных опилок и рисовой шелухи, наоборот позволяет сократить  эту статью затрат  в себестоимости производимой продукции и тем самым повысить рентабельность производства (рисунок 2).

Использование дешевых субстратов на основе древесных опилок и рисовой шелухи обеспечило получение большей прибыли, чем при использовании торфяного субстрата. Ее величину определяла урожайность полученной продукции, поэтому наиболее эффективными с  экономической точки зрения оказались композиционные субстраты  ДО:РШ 75:25 и ДО:РШ 50:50, обеспечившие рентабельность производства 14,7 и 14,0% соответственно.

Полученные результаты подтвердили целесообразность использования дешевых субстратов из древесных опилок и рисовой шелухи для малообъемного культивирования томатов,  как альтернативу дорогостоящим субстратам. В результате проведенных исследований было установлено, что использование субстратов на основе древесных опилок и рисовой шелухи для  малообъемного выращивания позволяет  сохранить  все положительные свойства технологии и получать высокий урожай качественных плодов томатов, гарантирующий получение прибыли и рентабельности производства. Полученные результаты будут способствовать более широкому внедрению  технологии для выращивания томатов в тепличных хозяйств региона.