Влияние агротехнических приемов на азотное питание фенхеля обыкновенного

Введение

Фенхель обыкновенный Foeniculum vulgare Mill. принадлежит к семейству сельдерейных Apiaceae [1, 2].

Фенхель происходит из Средиземноморья, его традиционно возделывают в регионах с благоприятным температурным режимом и достаточным количеством осадков, поэтому в контексте генетических и исторических факторов сложилось представление о фенхеле как о культуре умеренного климата, требовательной к условиям влагообеспеченности. В природе фенхель обыкновенный произрастает как на прибрежных участках, в долинах рек, балок, оврагов, так и на пустынных землях, сухих солнечных местах, каменистых и горных склонах. Природный ареал распространения фенхеля и результаты исследований, проведенных в засушливых условиях южной Степи Украины, доказывают значительный адаптивный потенциал и экологическую пластичность растений [3].      

Фенхель – ценное лекарственное, пряновкусовое, эфиромасличное, овощное, медоносное, ароматическое и декоративное растение. Полезными свойствами обладают все органы и производные растения: листья, стебли, корни, семена, эфирное и жирное масло, анетол, фенхон.

Фенхель обыкновенный применяют в официальной и народной медицине, кулинарии, пищевой, фармацевтической, парфюмерно-косметической и других отраслях промышленности, в ветеринарии, животноводстве. Лекарственное использование культуры интегрировано во многие системы традиционной медицины [1, 2].

Фенхель является перспективной культурой значительного потенциала прибыльности и широкого спектра направлений использования. Экономическая эффективность возделывания фенхеля обусловлена рядом причин: высокими закупочными ценами; постоянным дефицитом сырья, связанным с незначительными объемами его производства в результате локального размещения посевных площадей; стабильным спросом на внутреннем и внешнем рынке; возможностью многоцелевого использования сырья в разных отраслях промышленности; популярностью продукции природного происхождения [4].

В последние годы в мире возрос интерес к культуре фенхеля обыкновенного, приоритетными направлениями исследований являются изучение химического состава, возможности практического использования растений и их производных [5-13]. В современных исследованиях второстепенное место занимают ботанико-биологические, фенологические особенности культуры, агротехнические приемы. В числе элементов технологии возделывания в разных странах мира изучают разновидности фенхеля, дозы удобрений, орошение, сроки и способы сева, болезни растений, контроль засоренности посевов [14-18]. В условиях западной Лесостепи Украины проводится изучение элементов посевного модуля [19, 20].

Введение фенхеля обыкновенного в культуру на юге Украины является актуальным, так как позволит существенно улучшить показатели производственной деятельности хозяйств, особенно фермерских. Выращивание фенхеля невозможно без технологических новаций с учетом специфических почвенно-климатических условий зоны и реакции на них растений. Исследование особенностей азотного питания фенхеля обыкновенного в контексте разных агротехнических приемов проведено в зоне южной Степи Украины впервые.

Материалы и методы

Полевые опыты проводились в 2014-2016 годах в фермерском хозяйстве “Фэнтэзи” Б.-Александровского района Херсонской области с соблюдением общепринятых методик и рекомендаций (рис. 1).

Рис. 1. Посев фенхеля обыкновенного в зоне южной Степи Украины

Почва опытного участка – темно-каштановая слабосолонцеватая среднесуглинистая, типичная для зоны. В пахотном слое почвы содержится гумуса – 2,28%, валовых азота, фосфора и калия – 0,18; 0,16 и 2,7%, соответственно, в том числе нитратов – 26, подвижного фосфора – 34, обменного калия – 250 мг/кг почвы, рН водной вытяжки – 7,0-7,2.

Погодные условия в годы исследований отличались температурным режимом, количеством и распределением атмосферных осадков, но в целом были типичными для зоны южной Степи Украины.

Схема опыта включала такие факторы и их варианты:

– фактор А – фон питания: без удобрений, N₃₀, N₆₀, N₉₀;

– фактор В – срок сева: ранний (третья декада марта),

средний (первая декада апреля),

поздний (вторая декада апреля);

– фактор С – ширина междурядья: 15 см, 30 см, 45 см, 60 см.

Опыт заложен методом расщепленных делянок в четырехкратной повторности. Посевная площадь элементарной делянки третьего порядка – 70, учетная – 55 м². Объектом изучения был сорт фенхеля обыкновенного Оксамыт Крыма.

Задачи исследований включали определение структуры потребления нитратного азота растениями и динамики его содержания в пахотном слое почвы, анализ влияния изучаемых факторов на вынос азота с гектара посева и урожайность фенхеля.

Содержание в почве нитратного азота определяли методом Грандваль-Ляжу. Уборку и учет урожая семян проводили сплошным способом со всей учетной площади делянки [21, 22].

Агротехника возделывания культуры была общепринятой, за исключением факторов и вариантов, которые изучались. Предшественником фенхеля обыкновенного в опыте была пшеница озимая. Норма высева составляла 5 кг/га, глубина заделки семян – 3-4 см, густота стояния растений – 600 тыс./га. Урожай семян фенхеля убирали при созревании плодов на центральном зонтике и зонтиках первого порядка.

Результаты и обсуждение

Необходимость научно-обоснованного управления минеральным питанием растений связана с постоянным обновлением сортового состава, растущими требованиями к продуктивности и качеству урожая сельскохозяйственных культур, нестабильностью экологических условий, зональными особенностями агротехники [23].

Потребление растениями фенхеля обыкновенного нитратного азота характеризовалось неравномерностью в течение вегетационного периода культуры. В межфазный период всходы – розетка листьев растения использовали, в среднем, 13,4% от общего количества нитратного азота, потребленного за вегетационный период (рис. 2, 3).

Максимальное поглощение азота растениями зафиксировано в межфазные периоды розетка листьев – стеблевание и стеблевание – цветение – 52,7 и 28,7%, соответственно. Следовательно, основную часть азота – 81,4% растения использовали на этапе интенсивного накопления надземной массы (в период формирования листьев, роста и ветвления центрального стебля). В межфазный период цветение – плодообразование растения потребляли только 5,2% нитратного азота, что может быть связано с замедлением процессов формирования сухого вещества, перераспределением азота в растении.

Рис. 2. Структура потребления нитратного азота растениями фенхеля обыкновенного в межфазные периоды, %

Рис. 3. Фазы развития растений фенхеля обыкновенного

Результаты исследований свидетельствуют, что на природном агрохимическом фоне содержание нитратного азота в пахотном слое почвы снижалось в течение вегетационного периода фенхеля обыкновенного. Наиболее существенное уменьшение концентрации нитратов наблюдалось от фазы розетка листьев до цветения, что совпадало с периодом максимального потребления азота растениями фенхеля обыкновенного (рис. 4).

Азотные удобрения, не изменяя в целом вышеуказанную закономерность, позитивно влияли на содержание нитратов в пахотном слое почвы во все сроки отбора проб. В фазу всходов на фоне N_30-90
исследуемый показатель был выше в сравнение с контролем на 13,5-40,9, в фазу розетки листьев – на 12,5-39,5, стеблевания – 8,9-34,2, цветения – 5,1-29,9, плодообразования – 4,6-28,3%.

Разница между удобренными вариантами и природным агрохимическим фоном, как в абсолютном, так и в относительном выражении, уменьшалась в течение вегетационного периода фенхеля обыкновенного, что связано с более интенсивным потреблением нитратного азота на делянках с внесением удобрений.

Рис. 4. Динамика содержания нитратного азота в пахотном слое почвы в зависимости от фона питания, мг/кг почвы

Вынос азота фенхелем обыкновенным, в среднем за годы исследований и в среднем по опыту, составил 34,9 и изменялся по вариантам в диапазоне 21,5-52,3 кг/га. Максимальное значение данного показателя зафиксировано в варианте взаимодействия раннего срока сева, ширины междурядья 45 см, дозы азотных удобрений 90 кг д.в./га, минимальное – на делянках без удобрений, позднего срока сева с шириной междурядья 15 см.

Среднефакториальное значение выноса азота фенхелем обыкновенным на природном агрохимическом фоне составило 26,0 кг/га. На фоне N_30-90 наблюдалось увеличение исследуемого показателя относительно контроля на 28,5-57,7% (рис. 5).

Рис. 5. Влияние исследуемых факторов на вынос азота с гектара посева и урожайность фенхеля обыкновенного

Вынос азота растениями зависел от влияния других факторов, которые изучались, связанных с ними изменений условий влагообеспеченности и формы площади питания. Наиболее интенсивное потребление азота фенхелем обыкновенным отмечено на делянках ранневесеннего сева с междурядьем
45 см. Наименее благоприятные условия использования азота растениями наблюдались при севе во второй декаде апреля рядовым способом с междурядьем 15 см.

Разница между выносом азота фенхелем при двух вышеуказанных сочетаниях срока и способа сева составила на природном агрохимическом фоне 32,0%.

На фоне N_30-90
прирост исследуемого показателя относительно контроля (без удобрений) изменялся от 26,0-49,8% (в вариантах сева в поздний строк с шириной междурядья 15 см) до 31,0-65,5% (на делянках раннего срока сева с междурядьем 45 см).

В среднем по исследуемым срокам и способам сева, минимальные значения выноса азота зафиксированы в вариантах позднего срока и рядового способа сева с междурядьем 15 см – 30,3 и 32,3 кг/га, соответственно. В вариантах среднего и раннего сроков вынос азота превышал показатель, полученный при севе в поздний срок, на 13,9 и 31,7%, соответственно. При изменении ширины междурядья с 15 до 30 и 45 см наблюдалось увеличение данного показателя на 9,6 и 18,6%, соответственно, при дальнейшем расширении до 60 см – на 4,0%.

Урожайность семян фенхеля обыкновенного, в среднем за годы исследований, изменялась по вариантам опыта в диапазоне от 0,74 т/га на делянках без удобрений, сева в поздний срок с шириной междурядья 15 см до 1,39 т/га на фоне N₉₀, при ранневесеннем севе широкорядным способом с междурядьем 45 см.

Урожайность фенхеля возрастала с увеличением дозы азотных удобрений. В среднем по фактору, на фоне N₃₀ урожайность культуры превысила показатель, полученный на контроле (без удобрений), на 0,13 т/га, на фоне N₆₀ и N₉₀
– на 0,21 и 0,23 т/га, соответственно [24].

Прибавка урожая от каждых 30 кг д.в./га азотных удобрений и, следовательно, окупаемость дополнительным урожаем снижались с увеличением дозы удобрений. Так, на фоне N₃₀ прирост урожайности относительно контроля составил 0,13 т/га, увеличение дозы азотных удобрений с 30 до 60 кг д.в./га обеспечило повышение урожайности на 0,08 т/га. Дальнейшее увеличение дозы удобрений до 90 кг д.в./га оказалось нецелесообразным в результате незначительного прироста урожайности
семян – 0,02 т/га, что может быть связано с более интенсивным формированием вегетативной массы растений.

Урожайность фенхеля обыкновенного уменьшалась при севе на одну-две декады позднее в сравнение с вариантом раннего срока (в третьей декаде марта). Изменение ширины междурядья относительно 45 см привело к снижению исследуемого показателя [24].

Вынос азота с гектара посева возрастал с увеличением урожайности культуры, что позволяет утверждать о сходных закономерностях влияния изучаемых факторов на вышеуказанные показатели.

Выводы

Максимальное потребление нитратного азота растениями и наиболее значительное снижение его содержания в пахотном слое почвы наблюдались на этапе интенсивного накопления надземной массы фенхеля обыкновенного, от фазы розетка листьев до цветения.

Азотные удобрения позитивно влияли на содержание нитратов в пахотном слое почвы. Разница между удобренными вариантами и природным агрохимическим фоном, как в абсолютном, так и в относительном выражении, уменьшалась в течение вегетационного периода фенхеля, что связано с более интенсивным потреблением нитратного азота на делянках с внесением удобрений.

Вынос азота фенхелем обыкновенным изменялся по вариантам опыта в диапазоне 21,5-52,3 кг/га, урожайность – 0,74-1,39 т/га. Максимальные значения данных показателей зафиксированы на фоне N₉₀, при ранневесеннем севе широкорядным способом с междурядьем 45 см, минимальные – на делянках без удобрений, позднего срока сева с шириной междурядья 15 см. Вынос азота с гектара посева возрастал с увеличением урожайности культуры.