Органічні та штучні субстрати для розсади томатів у сучасній теплиці

Нині у виробництві тепличних томатів перевагу віддають субстратам із мінеральної вати, натомість зростає попит на екологічно чисті середовища. Вчені оцінили придатність органічних альтернатив для розсади томатів, призначених для вирощування на шпалерах, і вважають за доцільне розвивати індустрію субстратів із соснової кори.

Пропонуємо ознайомитися з дослідженнями команди вчених Орегонського Університету та Служби сільськогосподарських досліджень МСГ США, які розробляють технології органічних субстратів для високоврожайних тепличних томатів.

Томат належить до сімейства пасльонових і багатий на корисні сполуки, включаючи вітаміни, каротиноїди та феноли, які підтримують здоров'я та запобігають деяким хронічним захворюванням та дисфункціям. Крім споживання у свіжому вигляді, помідори також переробляють на різноманітні продукти, такі як соки, соуси та супи тощо.

Тепличне виробництво томатів, особливо у високотехнологічних теплицях, дає змогу отримати врожайність на одиницю площі у 6,4 рази вищу, ніж у відкритому ґрунті. Однак цей показник урожайності багато в чому залежить від якості розсади томатів.

Що впливає на якість розсади томатів у промисловій теплиці

Декілька факторів навколишнього середовища, включаючи температуру, вологість, умови освітленості, середовище вирощування, зрошення та концентрацію поживних речовин, впливають на проростання та приживлення розсади тепличних томатів.

Вибір відповідного живильного середовища або субстрату має вирішальне значення, оскільки він слугує резервуаром вологи та поживних речовин навколо коріння рослини, а пори субстрату також забезпечують кисень, який необхідний для проростання насіння та вкорінення.

Субстрати можна поділити на дві групи: синтетичні та органічні. Синтетичні субстрати — це мінеральна вата, пінопласт, перліт, туф, пісок і полістирол, тоді як кокосове волокно, деревне волокно, торф і соснову кору зазвичай використовують в якості органічних безґрунтових субстратів.

Синтетичні замінники ґрунту мають такі переваги, як висока водо- і повітроутримувальна здатність, доступність різних розмірів і форм, довговічність і стійкість до руйнування. Однак вони не біорозкладаються, можуть мати високий рівень pH, а також містять дуже мало вуглецю для мікробних популяцій.

З іншого боку, органічні субстрати отримують із біологічних джерел, що робить їх більш біорозкладними та екологічно стійкими. Вони також забезпечують відповідне середовище з достатньою водоутримувальною здатністю, аерацією та вмістом поживних речовин. Крім того, вони створюють сприятливе середовище для мікробних популяцій. Однак багато з цих субстратів гідрофобні. Якщо вони висохнуть, їм потрібно багато часу, щоб знову стати вологими.

Кубики мінеральної вати вважаються стандартним субстратом для розсади помідорів у тепличній справі.

Суміші на основі торфу також популярні. Вони містять перліт та вермікуліт, які забезпечують баланс вологи та утримання поживних речовин.

Кокосове волокно (койра) є широко використовуваним субстратом, який демонструє чудову водоутримувальну здатність та стабільні профілі води та солоності, а також є популярною альтернативою синтетичним субстратам за виробництва сільськогосподарських культур у захищеному ґрунті за системі вирощування рослин на шпалерах.

Деревні субстрати, у тому числі соснова кора та деревне волокно, зазвичай забезпечують достатній повітряний простір та високу насичену гідравлічну провідність. Ці субстрати вважаються більш стійкими, ніж торф, і більш доступними та економічно ефективними, ніж торф та кокосове волокно, проте цей напрям розвинений недостатньо, у тому числі й для тепличних томатів.

Зрошення — ще один вирішальний фактор, що впливає на проростання насіння та вкорінення розсади. Дуже важлива правильна норма зрошення разом із добривами у потрібний час.

Зрошення для розмноження насіння можна розділити на дві групи: дощування (верхнє зрошення) та субзрошення.

Приклади верхнього зрошення включають імпульсні розбризкувачі і штанги, що обприскують, а методи субзрошення включають системи припливу-відливу, жолоба і системи із затопленою підлогою.

Іригаційні системи для вирощування високорослих культур можуть включати ці системи або модифіковані версії цих стандартних систем відповідно до наявних ресурсів.

За дощування листяний покрив іноді обмежує кількість і рівномірність води, що надходить у середовище вирощування, у той час як субзрошення вважається більш ефективним, оскільки вода подається з-під контейнерів, і середовище вирощування стає насиченим через капілярну дію води.

Субзрошення також знижує зайві витрати води та добрив, притаманні традиційним системам верхнього поливу, що використовують у теплицях.

Перспективні органічні субстрати для промислового виробництва томатів

З огляду на різноманітність іригаційних систем та передбачуване впровадження у практику тепличного вирощування томатів нових субстратів існує потреба у знаннях щодо методів зрошення для культур, які формують на високій шпалері.

Для виробників, які адаптують нові органічні субстрати для виробництва, дуже важливо мати варіанти органічних субстратів для розмноження якісної розсади томатів. Ними можуть бути органічні субстрати, такі як торф, соснова кора, кокосове волокно, деревне волокно та їхні різні комбінації, які «працюють» аналогічно, а в деяких дослідженнях іноді краще, ніж синтетичні субстрати (такі як перліт) за вирощування томатів та огірків на високих шпалерах.

Крім того, вплив практики фертигації на період розмноження (проростання насіння та формування розсади) є найважливішим аспектом, який часто не береться до уваги.

Метою дослідження американських вчених було порівняння різних субстратів для розмноження томатів за різних протоколів фертигації.

Експеримент проводився у скляній теплиці типу Венло, розташованій в Університеті штату Огайо у Вустері. Як модельна культура використовувався томат Favorita F1 (оригінатор — DE RUITER SEEDS).

Насіння томатів висівали на глибину 0,63 см у попередньо насичені поживним розчином субстрати і накривали тим самим субстратом, за винятком мінеральної вати, яка була накрита грубим вермикулітом.

В досліді «брали участь» мінеральна вата, торф, кокосове волокно, суміш деревного і кокосового волокон, соснова кора.

Субстрати готували шляхом індивідуального змочування або насичення за 24 години до сівби насіння у такий спосіб: мінеральну вату замочували у воді, кокосове волокно зрошували зверху та всередині, деревне волокно замочували у гарячій воді, а субстрати із соснової кори зрошували зверху. В якості поживи використовували повністю водорозчинне добриво.

Було проведено три окремих експерименти визначення оптимального субстрату для розмноження томатів із урахуванням різних протоколів зрошення. У першому експерименті оцінювали проростання насіння томатів та розвиток розсади/трансплантатів у синтетичних та органічних субстратах із верхнім зрошенням (дощування). Другий експеримент визначив, як висота контейнера (ефект капілярності води) впливає на схожість насіння та розвиток розсади. У третьому експерименті оцінювався вплив концентрації поживних речовин та типу субстрату на розмноження розсади.

Експеримент з вибору субстрату проводився у два етапи: етап пророщування та етап пересадки, кожний тривалістю два тижні.

На стадії проростання на випробувальному стенді в повністю рендомізованому порядку мали в цілому 30 лотків із насінням (6 субстратів × 5 повторень). Кожен лоток для насіння мав 10 невеликих чарунок і був поміщений у піддони для додаткового зрошення з метою збирання та зберігання фільтрату.

Протягом перших двох тижнів лотки з висіяним насінням щодня зрошували зверху за допомогою обприскувача, оснащеного форсунками для дрібнодисперсного розпилення.

Зрошення проводили живильним розчином до насичення та накопичення надлишків вилуговування на піддоні для додаткового зрошення, щоб імітувати методи зрошення, що використовують для розмноження гідропонних культур. У випадку використання мінеральної вати в лотку для зрошення залишали шар води товщиною 1,25 см, щоб імітувати галузеву практику. Протягом перших трьох днів лотки зрошували 40 мл поживного розчину двічі на день, а потім 100 мл один раз на день.

Стадія пересадки розпочалася за два тижні після висіву насіння. П'ять сіянців із кожного варіанту субстрату пересаджували у великі кубики або контейнери (поетапно), що містили такий самий субстрат, що й на стадії проростання.

Таким чином, рослини розсади пересаджували або в кубики з мінеральної вати та кокосового волокна (10 × 10 × 7,6/ см³), або в контейнери об'ємом 0,6 л, наповнені пухким субстратом (сосновою корою і деревним волокном) і торфом.

Кубики або контейнери поміщали на піддони для зрошення, а п'ять повторень кожної обробки мали цілком випадковий порядок.

Контейнери та кубики поливали 50 мл живильного розчину, а 500 мл заливали в лотки з мінеральної вати на глибину 1,25 см. Стічні води з інших субстратів накопичувалися на лотку для насіння під час верхнього поливу, але обсяг додаткового зрошення не регулювався, на відміну від мінеральної вати.

Зазвичай проростання та поява росзади багато в чому залежать від вмісту води в живильному середовищі, а вміст води залежить від фізичних властивостей живильного середовища. У цьому дослідженні спостерігався значний вплив субстратів, методів фертигації, висоти контейнерів та концентрації поживних речовин на розмноження томатів.

В ході досліду вимірювалися параметри проростання та розвитку, включаючи висоту, діаметр стебла, кількість листя, площу листя, рівень хлорофілу в листі, а також масу свіжих та сухих пагонів.

У першому експерименті, де використовувалося верхнє зрошення, проростання томатів було швидшим і досягло вищого відсотка, порівняно з іншими субстратами, на сосновій корі. Однак через чотири тижні після пересадки показники розвитку були аналогічними або навіть кращими у кокосового волокна, ніж у мінеральної вати.

Для другого експерименту тільки із субзрошенням на різній висоті контейнерів торф сприяв кращому розвитку за всіма параметрами, за ним слідувала суміш деревного волокна і койри за будь-якої висоти контейнерів, тоді як соснова кора сприяла найменшому росту й розвитку за всіма параметрами.

У третьому експерименті з верхнім зрошенням за різних норм внесення добрив суміш деревного волокна і койри, а також суміш на основі торфу та мінеральна вата виявилися субстратами з найвищими результатами за всіма параметрами.

Хоча всі органічні субстрати показали потенціал для використання у розмноженні томатів, загалом за сукупністю позитивних ефектів соснова кора і суміш деревного волокна та кокосової койри виявилися кращими середовищами для проростання насіння і продемонстрували суттєвий потенціал для використання як замінника мінеральної вати.

За статтею групи авторів (Мілон Чоудхурі, Олександра Еспіноза-Аяла, Уттара К. Самаракун, Джеймс Е. Альтланд, Тенг Ян), опублікованій у журналі Agriculture 2024 на порталі www.mdpi.com