lukВлияние разных режимов увлажнения почвы и режимов питания на послеуборочное состояние лука репчатого.

Лук репчатый (Allium сера L.) – ценная овощная культура. Индия – второй после Китая ее производитель в мире (5,5 млн т). В течение трех лет (с 2002-го по 2004 г.) ученые Индии проводили исследования по оценке влияния различного уровня увлажнения почвы при помощи микрокапельного орошения и режимов питания на качество и послеуборочное хранение лука в условиях полузасушливого климата.

Влажность почвы поддерживалась в четырех режимах. Нормы орошения определялись по показателям испарителя (прибора, показывающего испарение влаги с открытой водной поверхности) – 0,60, 0,80, 1,00 и 1,20 Ер*. Минеральные удобрения (NPK) вносились с поливной водой в трех нормах: 100 (50:25:25), 150 (75, 37,5, 37,5) и 200 (100:50:50) кг/га. Орошение и удобрения существенно повлияли на урожайность, качество и сохранность лука.

Ищем луковицу длительного хранения
При переработке луковицы в основном высушиваются и маринуются. Соотношение сырья и готовой продукции зависит от твердости сырья, зрелости на момент уборки урожая, размера и формы луковицы, а также степени снижения качества лука при хранении (Shalunkhe и Kadam, 1998). Для сушки предпочтительнее луковицы с высоким показателем твердости.

Уровень обеспечения влагой и питательными веществами существенно влияют на послеуборочное хранение лука. Водный и питательный режимы почвы оказывают на сохранность лука как прямое, так и косвенное влияние. Например, луковицы, выращенные при низких режимах увлажнения почвы, обычно меньшего размера, теряют больше влаги и при хранении высыхают намного раньше (Narang и Dastane, 1972). Мелкие луковицы с более высокой относительной площадью поверхности теряют больше влаги, поэтому они высыхают раньше крупных луковиц. Кроме того, на сохранность лука отрицательно влияет азот. При хранении культура, выращенная при более высоких дозах азота, как правило, гниет и прорастает намного раньше. Несмотря на то что количество и частота орошения влияют на урожайность и качество лука, многие индийские фермеры орошают культуру независимо от того, нужна ли ей на самом деле влага (Patil и Karale, 1985).

Причина неправильного использования воды и удобрений на луке – дефицит информации о совместном применении воды и удобрений, которые существенно влияют на качество и сохранность урожая. Нам необходимо было подобрать подходящий режим полива и удобрения для получения лука с самым лучшим качеством лежкости.

 

Влажность почвы
На рисунке 1 проиллюстрирована динамика содержания влаги в почве на глубине 0,15 м и 0,30 м с 23 марта по 7 мая. Тенденция к снижению содержания почвенной влаги на глубине 0,15 м была аналогичной 0,3-метровой глубине. Колебания уровня влажности в условиях орошения при 0,60 Ер были максимальными из-за более длительных интервалов между орошениями, в то время как орошение при 1,20 Ер обеспечило самую высокую частоту полива. В этом варианте влажность почвы была очень близкой к полевой влагоемкости. Снижение содержания влаги в почве при 1,0 Ep часто находилось в пределах 30% доступной почвенной влаги.

Basic RGB

 

Урожай луковиц репчатого лука и выход сухой массы
Значительное увеличение урожая лука было зафиксировано при повышении нормы орошения с 0,60 до 1,20 Ер, но тенденция оказалась нелинейной (см. табл. 1). Урожай также повышался с увеличением нормы удобрений с 100 кг/га до 200 кг/га. Однако при увеличении нормы внесения удобрений до 200 кг/га повышение урожайности было несущественным по сравнению с нормой 150 кг/га. Общее влияние орошения и удобрений в этих вариантах было незначительным. В отношении выхода сухой массы прослеживалась та же тенденция, что и в общем урожае, за исключением того, что выход сухой массы при орошении 1,00 и 1,20 Ер был статистически незначимым.

 

Эффективность орошения
Количество дождеваний и общее количество поливной воды, применяемой в вегетационный период культуры, менялось с изменением режима орошения (см. табл. 3). Больше всего расходовалось поливной воды и больше всего применялось дождеваний при режиме орошения 1,20 Ер, а минимальное количество орошений и поливной воды было зафиксировано на уровне 0,60 Ep. Самая высокая эффективность полива для производства сухого вещества лука была определена при уровне полива 0,80 Ер, а самая низкая – при уровне 1,20 Ер.

 

Средний размер луковицы
Луковица увеличивалась с увеличением полива с 0,60 до 1,20 (см. табл. 2). Ее размер составил 4,28 и 3,39 см при уровне полива соответственно 1,20 и 0,60 Ер. Удобрения также заметно влияли на размер луковицы. В варианте с нормой внесения 200 кг/га, луковицы были крупнее (4,05), чем в вариантах 150 и 100 кг/га NPK. Однако разница в размере луковицы при 150 и 200 кг/га NPK была статистически незначимой (см. табл. 2).

Basic RGB

 

Средний вес луковицы
Вес луковицы существенно увеличивался при повышенных нормах полива: 28,80 г при орошении 0,60 Ер и 51,84 г при орошении 1,20 Ер (см. табл. 2). С увеличением нормы внесения минеральных удобрений со 100 кг/га до 150 кг/га вес луковицы также повышался. Дальнейшее увеличение нормы минеральных удобрений (со 150 кг/га до 200 кг/га) не обеспечивало статистически достоверной прибавки в весе луковицы (см. табл. 2).

 

Относительная плотность
Удельный вес луковиц увеличивался постепенно с увеличением уровня полива с 0,60 до 1,20 Ер (см. табл. 2), но разница в вариантах полива 1,00 и 1,20 Ер была незначительной. Вместе с тем отмечалось сильное уменьшение относительной плотности луковиц при снижении уровня полива с 1,00 до 0,60 Ер. Максимальный удельный вес (0,97) был зарегистрирован при поливе 1,20 Ер, а минимальный – при 0,60 Ер (0,94). Полив существенно влиял на удельный вес луковиц, а влияние удобрений было статистически незначимым (см. табл. 2).

 

Общее содержание растворимых веществ (TSS)
Общее содержание питательных веществ в луке повышалось с увеличением нормы орошения с 0,60 до 1,00 Ер, а затем снижалось при уровне полива 1,20 Ер (см. табл. 2). Наибольшее общее содержание питательных веществ в луке отмечалось в варианте с режимом орошения 1,00 Ер. Удобрения значительно повлияли на TSS луковиц. Так, при норме внесения 200 кг/га отмечалось максимальное TSS (13,73 B), а в варианте с нормой 100 кг/га NPK – самое низкое TSS (13,25 B).

Содержание белка в луковице репчатого лука увеличивалось последовательно по мере уменьшения уровня орошения с 1,20 до 0,60 Ер (см. табл. 2). В то время как содержание белка повышалось с увеличением нормы внесения минеральных удобрений со 100 кг/га до 200 кг/га. Общее влияние орошения и удобрений также было значительным.

Увеличение уровня полива с 0,60 до 1,20 Ер вызывало и повышение содержания влаги в репчатом луке, но нормы минеральных удобрений не оказали на этот показатель существенного влияния. Однако общее влияние орошения и удобрений было значительным.

 

Размер луковиц репчатого лука
Уровни орошения существенно повлияли на размер луковиц (см. табл. 3). При орошении 1,00 и 1,20 Ер отмечался более высокий процент от общего количества наиболее крупных луковиц категории А (>60 мм). Режим орошения 1,20 и 1,00 Ер обеспечивал получение большего количества луковиц категории B, которые являются наиболее предпочтительными для потребителей. Уменьшение уровня полива (см. табл. 3) приводило к формированию более мелких луковиц. При более низкой частоте орошения повышалось количество луковиц меньшего размера (категории C и D). При уровне полива 1,20 Ер количество луковиц категории А, B, C и D составило соответственно 7,50; 55,04; 32,83 и 4,63%. Тогда как при режиме орошения 0,60 Ер – 0; 10,60; 50,59 и 38,78% соответственно. Удобрения также существенно влияли на размер луковиц. Наиболее высокий процент луковиц категории А и B получился в варианте внесения 200 кг/га NPK. Однако между вариантами 200 кг/га и 150 кг/га NPK наблюдалось небольшое различие. Существенное снижение урожая луковиц категории A и B было зафиксировано при норме минеральных удобрений 100 кг/га. В варианте с нормой 200 кг/га NPK процент луковиц категории B, C и D составлял 4,95; 45,63; 42,26 и 8,2, а при 100 кг/га – 2,60; 28,18; 48,61; 22,65 соответственно.

 

Сохранность
Физиологические потери в весе (PLW) в период хранения (120 дней) возрастали с увеличением уровня орошения с 0,60 до 1,20 Ер в первые 45 суток хранения (см. рис. 2). После этого потери увеличивались более быстрыми темпами у луковиц, которые выращивались при орошении 0,60 Ер. По истечении 90 дней более высокие физиологические потери были у луковиц, выращенных при орошении 0,60 Ер, а минимальные – при 1,20 Ер. На 45-й день хранения потери достигали 8,42% и 9,51% при режиме орошения 0,60 и 1,20 Ер соответственно, а после 120 дней хранения они возросли до 42,80 и 29,03%. Различия в потерях при 1,00 и 1,20 Ер не были статистически значимыми.

Basic RGB

При хранении до 75 дней физиологические потери снижалась с увеличением нормы удобрений со 100 кг/га до 200 кг/ га, а затем наблюдалась обратная тенденция. В результате норма удобрений в 200 кг/га привела к высоким физиологическим потерям в конце периода хранения продолжительностью 120 дней (см. рис. 3).

Как показали результаты регрессионного анализа (см. табл. 4), накопление сухого вещества в луковицах возрастает с увеличением нормы орошения до 417 мм воды, после чего наблюдается тенденция к снижению. Это свидетельствует о том, что для повышения накопления сухой массы нежелательно дальнейшее превышение указанной нормы использования поливной воды за сезон.

Оптимальный уровень влаги в почве
В наших экспериментах колебания в уровне доступной почвенной влаги увеличивались с уменьшением уровня Ep для полива. Самые большие колебания в уровне доступной влаги в почве наблюдались при уровне орошения 0,60 Ер, что можно объяснить недостаточной частотой полива. При орошении 1,20 Ер содержание влаги в почве оставалось ближе к уровню полевой влагоемкости по сравнению с другими режимами орошения за счет самой высокой частоты поливов. Тем не менее частота орошения при 1,00 Ер также оказалась достаточной, так как снижение влаги в почве часто находилось в пределах 30% доступной влаги в почве. Yuan и др. (2003) отмечали, что оптимальный уровень наличия влаги в почве при капельном орошении картофеля наблюдается при режиме орошения 1,00 и 1,25 Ер.

Урожай луковиц и выход сухой массы
Результаты проведенных исследований показали, что урожайность репчатого лука повышается с увеличением режима орошения с 0,60 до 1,20 Ep. Максимальный урожай при режиме полива 1,20 Ер был получен благодаря большему количеству крупных и тяжелых луковиц по сравнению с другими режимами орошения. Частое орошение при 1,20 Ер явно создало наиболее благоприятный микроклимат для лука (см. рис. 1), так как содержание доступной влаги в 30-сантиметровом верхнем слое почвы оставалось наиболее близким к полевой влагоемкости по сравнению с другими режимами полива. Shock и др. (1998) также отмечали, что урожайность лука существенно снижалась, когда уровень доступной почвенной влаги в верхнем слое почвы падал ниже 80% полевой влагоемкости.

В отношении выхода сухой массы наблюдалась та же тенденция, что и в отношении общего урожая лука. Однако наши результаты показали, что выход сухой массы при режимах полива 1,0 и 1,20 Ер существенно не отличался. Это, вероятно, объясняется тем, что содержание влаги в значительной степени способствовало повышению урожайности лука при 1,20 Ер.

Существенное снижение урожая луковиц при снижении нормы внесения удобрений со 150 кг/га до 100 кг/га можно объяснить уменьшением размера и веса луковиц. Вследствие этого выход сухой массы значительно снижался с уменьшением нормы удобрений. Patel и др. (1992) также отмечали, что урожай лука возрастает с повышением нормы вносимых удобрений.

Аналогичные результаты получены и в исследованиях Rizkа (1997). Дальнейшее увеличение нормы минеральных удобрений со 150 кг/га до 200 кг/га также существенно повлияло на общее накопление сухой массы лука. Возможно, это объясняется лучшим использованием питательных веществ из удобрений при их внесении с поливной водой. Rumple (2003) отмечал, что уменьшение дозы азота с 200 кг до 125 кг при его внесении с поливной водой не приводило к снижению урожайности лука.

Эффективность полива

Экономическая эффективность полива (IPE) была почти минимальной, когда культура орошалась при 1,20 Ер, несмотря на производство при этом самого высокого урожая сухой массы. Это можно объяснить тем, что процентное увеличение урожая было меньшим по сравнению с увеличением количества используемой для полива воды. Это соответствует ранее сделанным выводам Imtiyaz и др. (2000), которые установили, что самая высокая эффективность полива (IPE) лука наблюдается при норме полива в 80% пополнения величины испарения.

Размер и вес луковиц

Размер и вес луковиц были самыми большими при орошении 1,20 Ер, то есть тогда, когда количество и частота полива были достаточными. Данный вывод подтверждается и результатами исследований Woldetsadik и др. (2003).
В целом средний размер и вес луковиц значительно снижались с уменьшением нормы орошения, что можно объяснить недостаточностью воды. Растения лука испытывали стресс из-за недостатка влаги в конце вегетационного периода. Поэтому были получены луковицы меньшего размера в вариантах с режимами орошения 0,600,80 Ер.

Begum и др. (1990) отмечали, что транспирация, фотосинтез и показатели роста снижаются уже при легком водном стрессе, поэтому такие растения формируют луковицы меньшего размера. Таким образом, наши результаты подтверждают выводы Doorenbos и Kassam (1979) и Olalla и др. (2004).

Значительное увеличение размера и веса луковиц было зафиксировано при оптимальной дозе минеральных удобрений. Существенное увеличение размера и веса луковиц при внесении 150200 кг/га NPK могло быть результатом лучшего вегетативного развития растений ввиду усиленного фотосинтеза и транслокации его продуктов в растении (Talha и др., 1978; Yadav и др., 2003.). Вместе с тем мы установили, что лук ни по размеру, ни по весу луковиц не реагировал линейно на норму удобрений, вносимых с поливной водой.

Качественные показатели лука

Удельный вес репчатого лука постепенно увеличивался с повышением уровня полива с 0,60 до 1,20 Ep. Он увеличился и с увеличением нормы удобрений, но это было статистически недостоверно. Подтверждения этому выводу в литературе мы не нашли, поэтому наши результаты нуждаются в дальнейших полевых экспериментах.

Общее содержание растворимых веществ(TSS) в луке репчатом повышалось с увеличением орошения с 0,60 до 1,00 Ер, а затем снижалось. Однако TSS увеличивалось с увеличением нормы внесения удобрений. Самое высокое содержание растворимых веществ зафиксировано при орошении 1,00 Ep и норме удобрений 200 кг/га NPK. Это совпадает с ранее сделанными выводами Chopade и др. (1998), которые сообщали о повышении ТSS в луке при сочетании оптимального количества воды и удобрений. И наоборот, Orta и Ener (2001) сообщали о незначительном влиянии орошения на ТSS лука.

Высокий уровень содержания белка в луковицах наблюдался в вариантах с минимальным уровнем орошения (0,60 Ер). Повышение уровня орошения до 1,20 Ер привело к производству луковиц с самым низким содержанием белка. El-Gizawy и др. (1993) также получили аналогичные результаты и сообщали, что общее содержание белка значительно увеличивается с уменьшением влажности почвы. Увеличение нормы внесения питательных веществ со 100 кг/га до 200 кг/га повысило содержание белка в луке благодаря доступности большего количества азота для растений.

Содержание влаги в репчатом луке изменялось в зависимости от уровня Ер для орошения в период вегетации растений. Самое высокое содержание влаги в луковицах при режиме орошения 1,20 Ер может быть связано с наличием в почве высокого содержания влаги в период развития растения.
Наименьшее содержание влаги в луковицах при режиме 0,60 Ер, вероятно, объясняется тем, что культура испытывала дефицит воды в период формирования луковицы и ее созревания. На рисунке 1 видно, что при уровне орошения 0,60 Ер отмечаются большие колебания в количестве доступной влаги в почве, а при 1,20 Ер содержание доступной влаги в почве колеблется незначительно и все время близко к полевой влагоемкости. Важным параметром качества собранного урожая является размер луковиц. В наших экспериментах луковиц категории B, которые считаются ценными с коммерческой точки зрения, было значительно больше при уровне орошения 1,20 Ер и норме удобрений 150200 кг/га. Olalla и др. (2004) также сообщали о более высоком проценте луковиц большого размера при наличии оптимальной влажности почвы. В то же время недостаточность воды в период вегетации растения привела к повышению процента луковиц меньшего размера. Полученные результаты свидетельствуют о том, что при хранении лука сроком до 45 дней физиологические потери в весе (PLW) (%) луковиц повышаются с увеличением орошения с 0,60 до 1,20 Ер. Затем потери увеличиваются более быстрыми темпами у луковиц, которые выращивались при уровне орошения 0,60 Ер, в результате их загнивания. Наши наблюдения показали, что культура, выращиваемая в условиях 0,60 Ер, переживала водный стресс, и это приводило к ее раннему созреванию. Данное обстоятельство способствовало развитию либо незрелых, либо частично зрелых луковиц, которые начинали гнить при хранении в сезон дождей. Ali и Shabrawy (1971) наблюдали увеличение случаев гниения шейки луковиц при хранении рано собранного урожая лука. Это привело к более высоким физиологическим потерям в весе (PLW). В наших исследованиях на 90-й день хранения и далее более высокие PLW (%) были зарегистрированы при режиме орошения 0,60 Ер. Это связано в основном с более высоким уровнем прорастания луковиц, так как процесс прорастания начинался после 75 суток хранения. Это совпадает с выводами Narang и Dastane (1972), которые наблюдали заметное увеличение прорастания луковиц, выращенных при режимах низкой влажности почвы. В целом результаты нашего исследования показали, что хотя PLW (%) были максимальными при 1,20 Ер и минимальными при 0,60 Ер в течение первых 45 дней хранения, более высокий урожай при 1,20 Ер компенсировал более высокие потери при хранении. Таким образом, в плане сохранности общего урожая лука полив при 1,20 Ер оказался лучшим режимом орошения для выращивания этой культуры.

В течение 45 дней хранения наименьшие PLW были зарегистрированы в луковицах, выращенных в варианте с нормой удобрений 200 кг/га, из-за меньшей площади их поверхности по сравнению с луковицами меньшего размера при одинаковой общей массе. Однако в конце периода хранения у луковиц, полученных на таком фоне минерального питания, зарегистрирован более высокий уровень PLW, в основном из-за гниения и прорастания луковиц. Rao и Srinivas (1990) и Batal (1991) также сообщали, что более высокие дозы азота негативно влияли на сохранность лука, поскольку культура, выращенная при высокой дозе N, как правило, рано гниет при хранении, в отличие от культуры, выращиваемой при оптимальных дозах. Как утверждают Imtiyaz и др. (2000), отрицательное влияние большого количества поливной воды на общее количество сформированного культурой сухого вещества может быть обусловлено плохой аэрацией почвы и недостаточным использованием питательных веществ.

Basic RGB

Выводы
Наши исследования показали, что для получения высокого урожая лука с большой долей в нем луковиц категории А и B, и обеспечения его длительного хранения лук следует орошать в режиме 1,20 Ер при поливе микрокапельным дождеванием.
Полив при 1,00 Ер наиболее благоприятен для выращивания лука с лучшими показателями качества. Если вода становится ограничивающим фактором, полив при 0,80 Ер будет наиболее подходящим вариантом. Уровень поливной воды 416 мм был определен как оптимальный для формирования у лука максимальной сухой массы.

Норма минеральных удобрений в 150 кг/га NPK наиболее благоприятна для орошаемого лука в условиях полузасушливого климата.
Наибольший в опыте урожай луковиц и выход сухой массы, средний размер и вес луковицы получены в варианте с режимом орошения 1,20 Ер и внесением минеральных удобрений в норме 200 кг/га NPK. При этом в урожае также был максимальный процент луковиц категории B, которые считаются наиболее ценными с коммерческой точки зрения. Установлено, что при увеличении уровня орошения с 0,60 до 1,20 отмечалась тенденция к снижению содержания в луке протеина.

Минимальные физиологические потери веса (%) лука в период хранения продолжительностью 60 суток отмечаются в варианте с орошением 0,80 Ер и нормой удобрений 200 кг/га NPK. Однако при длительном хранении увеличение дозы минеральных удобрений и снижение уровня орошения отрицательно сказываются на сохранности луковиц.
Сатиендра Кумар(Satyendra Kumar),

Ашвани Кумар(Ashwani Kumar)
Центральный институт уборочной техники и технологии, Абохар, Пенджаб. Колледж сельскохозяйственного машиностроения, Аллахабад. Сельскохозяйственный институт, Аллахабад. Технический центр воды для восточного региона, Бхубанешвар, Индия Перевод с английского – Нина Уляницкая
(Опубликовано в №3.2011г.)