Возможно ли получение высокого урожая томата при кардинальном снижении дозы азота?

Наткнулась на еще одно исследование на тему снижения дозы азота при выращивании томата.

По ссылке можно открыть PDF и прочитать (на английском) полный текст. Авторы утверждают, что снижение дозы азота в растворе с 16 ммоль/л до 5 ммоль/л не приводит к существенному снижению урожайности томата, но значительно снижает расход азотных удобрений и загрязнение окружающей среды.

Я, правда, не сказала бы, что недобор 2 кг/м2 при нормальной урожайности 49 кг/м2 является несущественным, но ведь необязательно и снижать дозу азота прямо так сразу в два раза. Можно и на 20% для начала. В любом случае, тут есть, о чем подумать.

И еще в этом исследовании есть немного о влиянии азота на вкус томатов.

https://www.mdpi.com/2073-4395/9/2/80

Мне интересно, как они растворы делают, если азота 5 ммоль/л. Вода должна быть без гидрокарботанатов, нитрат кальция, а остальные удобрения в сульфатной форме... И при этот сера у ровне должна быть завышена, как мне кажется...

Евгений, Вы откройте отчет по ссылке и почитайте, они там пишут, что заказывали у Яры готовую комплексную смесь, а Яра их делает под заказ с учетом качества воды. И кстати, сера вполне может быть завышена, это же ученые, их азот интересовал :), им потеря 2 кг/м2 кажется несущественной.

Они как-то непривычно этот отчет написали, сначала результаты, а методы и материалы ближе к концу.

Кальций они могли вносить и нитратом, и хлоридом. Гидрокарбонаты могли убрать либо осмосом, либо ортофосфорной кислотой, да мы и не знаем, сколько их было именно в той воде. Калий можно было дать сульфатом или хлоридом. Опять же, вместе с азотом могли снизить и калий, просто не отметить это в отчете.

21 час назад, samura сказал:

Мне интересно, как они растворы делают...

Напомню, что ещё к концу 20 века было разработано более 1000  (!) рецептов питательных растворов для гидропоники на основе классических минеральных солей (удобрений). В широкой практике из них сейчас применяются 4-6 рецептов.

Для чисто исследовательских целей (физиология, биохимия и электрохимия растений) последние десятилетия часто применяют питательные растворы, составленные из химически чистых кислот и оснований. Аналитически точная концентрация кислот и оснований определяется титрованием. Таким методом можно изготовить абсолютно любой раствор с какой угодно концентрацией и соотношением ионов.

Также для исследования специальных вопросов можно условно не уравнивать в гидропонном растворе баланс катионов и анионов. Последние заменяются высокомолекулярными органическими соединениями, которых корень растения вообще не ощущает и не поглощает. То есть формально электрохимический баланс раствора соблюдён, но некоторого аниона(ов) как бы не существует.

Обсуждение проблемы подготовки воды Алексом перенесено

В 14.02.2019 в 13:13, Марите сказал:

Наткнулась на еще одно исследование на тему снижения дозы азота при выращивании томата.

Нужно ли написать в чём состоял смысл этих французских экспериментов, и в чём было дело в очень похожем голландском исследовании "Кардинальное снижение дозы фосфора улучшает окрашивание плодов томата" (http://greentalk.ru/topic/11811/) – чтобы начитавшийся народ сдуру не начал "колхозить" с рецептами питательных растворов ?

Суть голландских и французских экспериментов в необходимости соответствовать строгим нормам, лимитирующим эмиссию (или выброс) остатков азотных и фосфорных удобрений в окружающую среду. В Латвии до теплиц еще не добрались, а в открытом грунте в бассейнах крупных рек уже лимитируется внесение навоза не более 170 кгN/га, а вообще азотных удобрений по-разному, в зависимости от культуры и планируемой урожайности. В Голландии рециркуляция раствора в теплицах обязательна, а допускаемое содержание азота и фосфора в сточных водах стремятся к нулю. О Франции у меня подробной информации нет, но у них тоже лимитируется "загрязнение окружающей среды в результате сельскохозяйственной деятельности".

А урожай получать надо! Да еще с доступными средствами защиты растений скоро будет катастрофа, их изымают с рынка с угрожающей скоростью. А уже не однократно утверждалось - снижение содержания нитратов в листьях снижает поражаемость растений насекомыми-вредителями. Вот они и ищут возможности решить обе проблемы.

В 16.02.2019 в 13:07, BKB сказал:

Нужно ли написать в чём состоял смысл этих французских экспериментов, и в чём было дело в очень похожем голландском исследовании ...

Эта уже не первая зарубежная статья на тему, что подошло время пересматривать организацию минерального питания растений вместе с классическими голландскими рецептами питательных растворов конца прошлого века. Марите считает, что эта тенденция связана с экологическими требованиями производства в Западной/Южной Европе. Я же начал писать "длиннопост" по сути содержания этой неоднозначной французской статьи. Свои замечания по экспериментам по снижению дозировки фосфора для томатов разместил ещё вчера (http://greentalk.ru/topic/11811/?do=findComment&comment=89057).

Это исследование проводилось в двух одинаковых отапливаемых теплицах типа Venlo с высотой 5,5 м и площадью 320 м²; в двух повторностях. Выращивали кистевой гибрид томата F1 Clodano (Syngenta), привитый в «две головы», при плотности посадки 2.50 стебля/м², на минераловатном субстрате Cultilene Exact Air (Saint‐Gobain). С увеличением освещённости, в середине марта оставляли пасынок ниже 5-й кисти, и плотность посадки увеличилась до 3,33 стебля/м². Удаление листьев производилось в соответствии с практикой производителя (3 листа удалялись в неделю); жизненный цикл отдельного листа составлял 4 недели. Средняя концентрация углекислого газа поддерживалась на уровне 581 и 632 ppm. Раствор подавался к растениям с использованием системы капельного орошения, с поддержанием дренажа в 30-40%. Раствор приготавливался с использованием жидких удобрений Substrafeed (Yara), по которым начата отдельная тема (http://greentalk.ru/topic/13966/).
Проверялась гипотеза, что общепринятые (голландские) рекомендации по азотному питанию при выращивании гидропонных томатов на самом деле значительно выше, чем требуется для нормального роста и развития растений. Также пытались оценить количество азота, которое минимально нужно поставлять растениям томата, не вызывая дефицита, который повлиял бы на их рост и урожайность. Был сделан вывод, что снижение содержания нитратного азота в питательном растворе в три раза мало влияет на общую урожайность, товарность и массу плодов. Авторы объясняют это активной ремобилизацией органических форм азота из состарившихся листьев, когда растение не получает его минеральных форм через корень. Получается, что нижние листья, которые обычно удаляются для санитарных целей и для улучшения распределения света, не стоит трогать, пока они не состарятся и не отдадут азот молодым листьям. В частности, подсчитано, что из-за удаления листьев потери могут достигать 189 г азота на растение каждую неделю в варианте с высоким содержанием азота в питательном растворе, и 75 г азота на растение при низком содержании азота.
Я привёл в компактную форму данные по составу питательных растворов из Дополнительных материалов (Table S2, перекомпанована и прикреплена на всякий случай). Рецептура раствора с высоким содержанием азота (контроль) практически соответствует голландской для томата на капельном поливе (De Kreij et al., 1997, 1999). Смотрим на состав питательного раствора для варианта с низком содержанием азота и удивляемся, кроме прочего, содержанию сульфат- и хлорид-ионов .

Таблица 1: Состав питательных растворов, усреднённый за время культуры

Если посчитать основные соотношения калия и форм азота, то видно, что испытания проводились на совершенно разных растворах. Несколько раз был грубо нарушен принцип единственного различия. Согласно этому принципу исследователь может изменять лишь изучаемый фактор, при строгом постоянстве всех остальных условий.

Таблица 2: Наиболее важные соотношения ионов (из табл. 1)

Если смотреть усреднённую урожайность, то различие вроде бы небольшое, но разброс значений между повторностями достигает 3,0 кг/м² – и, на самом деле, это много!

Таблица 3: Общая урожайность по повторностям, кг/м²

Похоже, и это исследование в очередной раз подтвердило, что в минеральном питании растений более существенную роль часто играет не концентрация, а соотношение элементов, причём как в корнеобитаемой среде, так и в органах растения.

Если же согласиться с гипотезой о ремобилизации азота, то овощевод – при перспективе уменьшения урожайности на 3,0 кг/м² – может экономить до 2/3 нитратного азота, но, по-видимому, будет крайне зависим от способа формирования растений и от организации ухода за ними (частота удаление листьев).

Действительно ли есть необходимость в пересмотре минерального питания овощных культур в высоких теплицах? Каково будет ваше мнение о постановке исследования, и согласны ли с гипотезой его авторов?

Table S2.xlsx

В 20.02.2019 в 16:54, BKB сказал:

Действительно ли есть необходимость в пересмотре минерального питания овощных культур в высоких теплицах?

Похоже, зря я целый день возился с переводом и уложил суть 20-ти страничной статьи в 1 страницу понятного всем текста. Чем сложнее вопрос, тем меньше желающих его обсуждать? За двое суток никто так и не высказал своего мнения мнение о корректности французского исследования, и не осмелился покритиковать гипотезу его авторов.

В 20.02.2019 в 16:54, BKB сказал:

Я привёл в компактную форму данные по составу питательных растворов из Дополнительных материалов (Table S2 ...) практически соответствует голландской для томата на капельном поливе (De Kreij et al., 1997, 1999). Смотрим на состав питательного раствора для варианта с низком содержанием азота и удивляемся, кроме прочего, содержанию сульфат- и хлорид-ионов .

В 14.02.2019 в 16:01, samura сказал:

Мне интересно, как они растворы делают, если азота 5 ммоль/л. Вода должна быть без гидрокарботанатов, нитрат кальция, а остальные удобрения в сульфатной форме... И при этот сера у ровне должна быть завышена, как мне кажется...

К сожалению, принцип единственного различия не получится соблюсти,  т.к. при снижении азота в несколько раз, чтобы в уровне катионы и анионы были уравновешены, нужно поднять анионы. Фосфором это сделать нельзя, остается сера, и  добавляется хлор. 

Последнее время многие голландские консультанты дают уровни с содержанием Са 10-12 мМоль/л, а калия 5-7 мМоль/л, при этом хлор 4,5-8 мМоль/л. Я спрашивал, зачем растению хлор, и получал ответ, что хлор повышает Брикс, а повышенное содержание нужно кальция, чтобы минимизировать риск появления вершинной гнили. Теперь, мне стало ясно, откуда у хлора ноги в уровне растут. Просто не возможно сделать раствор с таким содержанием кальция, при этом оставить серу на приемлемом уровне - приходится задирать уровень серы, и еще добавлять хлор, чтобы уровнять катионы и анионы. Неужели хлор и повышенное содержание серы появились в уровне, не потому, что  они нужны растению, а потому, что нужно было  повысить кальций  .

Мне вот интересно, эти голландцы, уверены в этих уровнях, или тоже начитались таких исследований, и теперь, под вступительный рассказ о том, что они сначала работали в теплицах своего отца, затем, переняли хозяйство в свои руки, а теперь консультируют, внедряют с умным видом ноу-хау в России...

Господа, заметьте, что эти исследования вам не голландцы навязывают, а я вас информирую просто, чтобы были в курсе. Эти исследования они публикуют в своей профессиональной прессе с целью повысить конкурентноспособность собственных производителей.

Судя по результатам опытов на землянике (о них я тоже писала в отдельных темах), для растений важно еще и соотношение серы и хлора. Сера повышает сопротивляемость к настоящей мучнистой росе, но одновременно снижает сопротивляемость к серой гнили. А хлор повышает сопротивляемость к серой гнили и повышает восприимчивость к мучнистой росе. Плюс влияние генетических особенностей сорта.

Применение хлора вместо нитрат-иона идет еще в девяностых или даже восьмидесятых годов прошлого века, и еще тогда это делалось с целью снизить нитраты в растении.

15 часов назад, Grower1 сказал:

Разговоры о снижении азота (и за счёт хлоридов и серы) слышу уже не менее 10 лет. Но актуальности для наших условий пока по-прежнему не вижу. Поэтому и читать и вникать не стал.

Может случиться так, что к моменту, когда это станет актуально, либо будет некогда искать информацию, либо ее вообще не будет в компактном виде. Всегда полезно знать, что происходит в развитии отрасли, хотя и не все так уж необходимо применять.

Меня в свое время сильно мучила охота на нитраты в продукции. Все в один голос кричали об избыточных дозах азота, но никто не мог точно сказать, а какой должна быть доза азота, чтобы нитраты гарантированно были в норме? Потому что освещенность на содержание нитратов влияет намного сильнее, чем дозы и состав удобрения.

И меня очень радует, что есть люди, которые исследуют реакцию растения и урожайность при изменении традиционных составов (подобранных эмпирическим путем 30 лет назад) в ту или иную сторону.

А дальше личное дело каждого агронома - вникать в эту информацию или нет.

В 20.02.2019 в 16:54, BKB сказал:

Был сделан вывод, что снижение содержания нитратного азота в питательном растворе в три раза мало влияет на общую урожайность, товарность и массу плодов. Авторы объясняют это активной ремобилизацией органических форм азота из состарившихся листьев, когда растение не получает его минеральных форм через корень.

Между делом точнил, что эта французская статья 2019 гг. по сути на 90% повторяет выводы французского же исследования аж 2000 г. "Growth and Nitrogen Status of Soilless Tomato Plants Following Nitrate Withdrawal from the Nutrient Solution [Рост и азотный статус беспочвенных растений томата после удаления нитратов из питательного раствора ]". Если кого интересует, то эта статья пока находится в свободном доступе на https://pdfs.semanticscholar.org/86bd/66740dcece40f223a2e22228cb6815d21956.pdf?_ga=2.190210220.628866798.1572190927-906381104.1572190927. Как видим, обоснованная критика голландского подхода к организации минерального питания растений на энертных субстратах началась ещё в прошлом веке .

В 22.02.2019 в 15:32, Марите сказал:

Применение хлора вместо нитрат-иона идет еще в девяностых или даже восьмидесятых годов прошлого века, и еще тогда это делалось с целью снизить нитраты в растении.

В 22.02.2019 в 21:03, Grower1 сказал:

Разговоры о снижении азота (и за счёт хлоридов и серы) слышу уже не менее 10 лет. Но актуальности для наших условий пока по-прежнему не вижу.

Эта операция действительно способствует: существенному снижению нитратов в продукции, экономии дорогих азотных удобрений, улучшению вкусу продукции (для некоторых культур) – но, возможно, Максим (Grower1) прав и для российских экономических условий это не очень актуально. Но я хочу обратить внимание интересующихся на иное: указанный эффект достигается достаточно рисковым способом для растений.

1) Да, конечно, мы механически убираем часть нитрат-ионов (заменяем их на хлорид-ионы для сохранения ЕС раствора).
 2) Но основным физиологическим действием повышенной концентрации хлорид-ионов будет снижение в листьях и побегах активности фермента нитрат-редуктазы (воздействует на его молибденсодержащий кофактор) , т.е. частично подавляется ассимиляция нитрат-иона до органических аминокислот, и по принципу обратной связи уменьшается поглощение его корнями.
3) Поскольку ассимиляция азота неразрывно связан с ассимиляцией сульфат-иона, соответственно метаболизм серы и поглощение сульфат-иона тоже частично угнетаются.

Таким образом, в питательном растворе у агрономов-экспериментаторов-ищущих-приключений и для несчастных-использующих-солоноватые-воды:
а) должен быть повышенный уровень серы (в форме SO₄^2-) – с эти проблем так и так обычно нет;
б) а должен ли быть обеспечен повышенный уровень микроэлемента молибдена для сохранения активности нитрат-редуктазы?!